K-Sb 与 Na-Sb 晶体的电子与光学激发

实验技术与计算方法的最新进展显著扩展了碱金属锑化物家族，这是一类在粒子加速器中用作光阴极的半导体材料，揭示了具有更高稳定性和量子效率的新晶体结构与化学计量比。本研究调查了八种 Na 基和 K 基碱金属锑化物二元晶体的电子与光学性质，其碱金属与锑的比例为 3:1 和 1:1，这些晶体在近期的一项高通量筛选研究中被预测为稳定。采用密度泛函理论与多体微扰理论，我们发现除单斜 Na$_8$Sb$_8$ 具有近简并间接带隙外，所有体系均表现出直接带隙。光谱特征表现为近红外吸收起始和强烈的可见光激发。我们的分析强调了电子-空穴关联的重要作用，特别是在 K 基化合物中，导致激子结合能高于 100~meV 并产生更尖锐的吸收峰。对激发态电子贡献的深入分析为进一步理解激子效应的作用提供了额外见解。通过阐明碱金属锑化物二元晶体的基本性质，我们的结果对于粒子加速器下一代电子源的设计与优化具有参考价值。