[111]取向自由站立 InAs 与 InP 纳米线的电子结构

我们报道了关于 [111] 取向、自由站立、闪锌矿结构 InAs 与 InP 纳米线（具有六角截面）电子结构的理论研究，采用包含自旋轨道相互作用的原子级 $sp^{3}s^{*}$、最近邻紧束缚方法。计算了这些纳米线的能带结构与能带态波函数，并基于 $C_{3v}$ 双点群分析了能带与能带态的对称性。研究表明，这些纳米线的所有能带在 $\Gamma$ 点均双重简并，而当波矢 $k$ 远离 $\Gamma$ 点时，其中部分能带会分裂为非简并能带，此为自旋轨道相互作用导致的自旋分裂现象。研究还表明，这些纳米线的较低导带均呈现简单的抛物线色散关系，而顶部价带呈现复杂的色散关系与能带交叉。能带态波函数通过空间概率分布给出，且发现所有能带态均呈现 $2\pi/3$ 旋转对称的概率分布。我们还考察了量子限制对 [111] 取向 InAs 与 InP 纳米线能带结构的影响，并给出了一个用于描述最低导带与最高价带量子化能量的经验公式。该公式可简便地用于估算由量子限制引起的不同尺寸纳米线带隙的增强。