考虑电荷溢出偶极子的范德瓦赫异构结构能带对齐通用模型
材料科学
2025-06-24 v1
摘要
范德瓦赫异构结构（vdWHs）界面处的能带对齐是下一代电子和光电子器件设计的关键参数。尽管安德森模型和中空缺陷模型广泛应用于Bulk半导体异构结构，但在应用于vdWHs时，尤其是对于III型系统，存在严重局限性。基于对约个vdWHs的第一性原理计算，我们展示这些传统模型缺乏由间隙电荷溢出引起的关键偶极子。我们引入一种广义线性响应（gLR）模型，通过量子电容项包含这一偶极子，同时保持解析紧凑。该模型仅需两个易于计算的输入量——电荷中性层位移和孤立层带隙之和，即可在I、II、III型堆叠结构中以0.9的拟合优度再现DFT能带对齐。机器学习特征分析确认，这两个描述符主导了底层物理，表明该模型近乎最小且具有广泛可迁移性。因此，gLR框架提供了机理性见解以及快速、准确的高通量筛选工具，用于广泛的vdW异构结构设计空间。
引用
@article{arxiv.2506.18850,
title = {Generalized energy band alignment model for van der Waals heterostructures with a charge spillage dipole},
author = {Seungjun Lee and Eng Hock Lee and Young-Kyun Kwon and Steven J. Koester and Phaedon Avouris and Vladimir Cherkassky and Jerry Tersoff and Tony Low},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.18850},
year = {2025}
}
备注
19 pages, 4 figures