扰动六方锗中的巨光学振子强度
材料科学
2022-04-13 v1
摘要
我们给出了扰动六方锗电子与光学性质的从头算计算，并证明其是红外光谱区有源光电子器件的优越材料。已知完美纤锌矿型Ge是准直接半导体，即具有直接基本带隙但最低能量光学跃迁的振子强度几乎消失。通过用Si原子替换原胞中的一个Ge原子来扰动体系，使最小直接带隙处的振子强度提升数个数量级，同时带间距离发生蓝移。该效应主要源于扰动诱导的波函数混合导致最低导带s特性的增加。六方Ge纤锌矿型原胞的纯结构修饰同样增大了光学振子强度，但其大小显著依赖于原子几何的实际细节。特别是，适度的拉伸单轴应变可诱导两个最低导带顺序反转，立即导致光学跃迁的极高效增强。总体而言，化学和/或结构对纤锌矿晶格的扰动被证明是使六方锗适用于发光器件的关键。
引用
@article{arxiv.2112.08095,
title = {Giant optical oscillator strengths in perturbed hexagonal germanium},
author = {Abderrezak Belabbes and Friedhelm Bechstedt and Silvana Botti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2112.08095},
year = {2022}
}