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Bi 合金对 GaAs 价带结构的影响

材料科学 2025-11-10 v1

摘要

Bi 合金被预测会将 GaAs 从半导体转化为拓扑绝缘体或半金属。迄今为止,GaAs1x_{1-x}Bix_x 合金的能带结构研究有限,Bi 引起的自旋轨道分裂能 ΔSO\Delta_\mathrm{SO} 增强的起源尚未解决。本文报告了对含 xBix_{\mathrm{Bi}} = 0.06 的无雲点等离子体 GaAs1x_{1-x}Bix_x 薄膜的高分辨率角谱光子能谱 (ARPES) 测量。除了量化 Bi 对轻空穴和重空穴价带的位移外,我们还探讨了 Bi 增强 ΔSO\Delta_\mathrm{SO} 的起源。使用精确双部件密度泛函理论计算,我们确定 Bi p 轨道在轻空穴和重空穴能带向上位移中起关键作用,从而导致 Bi 增强的 ΔSO\Delta_\mathrm{SO}

关键词

引用

@article{arxiv.2511.05335,
  title  = {Influence of Bi Alloying on GaAs Valence Band Structure},
  author = {Joshua J. P. Cooper and Jared W. Mitchell and Shane Smolenski and Ming Wen and Eoghan Downey and Chris Jozwiak and Aaron Bostwick and Eli Rotenberg and Kai Sun and Dominika Zgid and Na Hyun Jo and Rachel S. Goldman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.05335},
  year   = {2025}
}