六方金刚石Si和Ge纳米线的光学吸收：STEM-EELS实验与第一性原理理论的见解
介观与纳米尺度物理
2025-06-13 v1
摘要
六方金刚石（2H）IV族纳米线是推进IV族激光器、量子电子学和光子学的关键材料。理解其介电响应对性能优化至关重要，但其光学吸收性质尚未被探索。我们首次对2H-Si和2H-Ge纳米线的光学吸收进行了全面研究，结合了高分辨STEM、单色EELS和第一性原理模拟。这些纳米线在TEM中原位生长为GaAs茎上的纳米分支，展现出优异的晶体质量：单晶、无应变、缺陷极少、无衬底污染，从而能够获取本征介电响应。2H-Si在可见光范围内表现出相对于立方Si增强的吸收，在2.5 eV以上出现明显起始。2H-Ge在1 eV附近表现出吸收，但在直接带隙处无明显特征，这与第一性原理模拟的预测一致。离轴束光谱中约2 eV处的一个峰被归因于一层薄的3C-Ge壳层。这些发现阐明了2H材料的结构-光学响应关系。
引用
@article{arxiv.2506.10543,
title = {Optical absorption in hexagonal-diamond Si and Ge nanowires: insights from STEM-EELS experiments and ab initio theory},
author = {Luiz H. G. Tizei and Michele Re Fiorentin and Thomas Dursap and Theodorus M. van den Berg and Marc Túnica and Maurizia Palummo and Mathieu Kociak and Laetitia Vincent and Michele Amato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.10543},
year = {2025}
}