德氏60°位错中的电子态、轨道关联性与磁性
材料科学
2026-02-06 v2
摘要
半导体中的缺陷因其在新型量子应用中的潜力而近期重新受到关注。本文研究60°位错在锗中诱导的电子与磁性质。利用大规模密度泛函理论计算，我们确定了shuffle 和 glide 组合在最低能量构型下的带结构。我们还进行了带电缺陷计算，以帮助解释 epitaxial 锗层中观察到的复杂光致发光光谱。shuffle 组合的带结构显示出位错诱导的、位于 Γ 点附近带隙内的局域可散射带；而对于 glide 组合，我们观察到其与导带的强重叠。位错诱导的带分裂在 Γ 点以外表现出来，揭示了 Rashba-Dresselhaus 轨道关联性，这一效应此前仅报道出现在螺旋位错中。令人惊讶的是，我们发现特定的位错排列可以稳定 antiferromagnetic 亚磁性有序，表现出可观的局部磁矩和显著的自旋态间交换分裂。这些结果揭示了通过轨道关联性与磁性有序组合，锗位错中蕴含的丰富物理，potentially 用于锗器件中的新型缺陷功能。
引用
@article{arxiv.2602.04469,
title = {Electronic States, Spin-Orbit Coupling and Magnetism in Germanium 60{\deg} Dislocations},
author = {Veronica Regazzoni and Fabrizio Rovaris and Anna Marzegalli and Francesco Montalenti and Emilio Scalise},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.04469},
year = {2026}
}