面向原子尺度电子学的表面缺陷优化：硅悬挂键
材料科学
2017-08-02 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
通过扫描隧道显微镜创建和探测的表面缺陷是原子尺度电子学和量子信息技术应用的一个极具前景的平台。利用第一性原理计算，我们演示了如何工程化氢化 Si(100) 表面上的悬挂键 (DB) 缺陷，这些缺陷会产生可用于原子尺度器件的孤立杂质态。特别地，我们表明样品厚度和双轴应变可以作为调控参数来设计 DB 缺陷的电子性质。在较厚的硅样品中，中性 DB 态与体价带共振，而超薄样品 (1-2 nm) 则在带隙中产生孤立杂质态；在 DB 对和 DB 线中也观察到类似行为。应变进一步使 DB 与价带分离，且其对应变的响应高度依赖于样品厚度。这些发现为调控表面缺陷性质以用于电子和量子信息应用提出了新方法。最后，我们对文献中针对氢化硅表面 DB 缺陷给出的许多结果提出了一致且统一的解释，合理化了不同实验与模拟之间明显的差异。
引用
@article{arxiv.1702.07747,
title = {Optimizing surface defects for atomic-scale electronics: Si dangling bonds},
author = {Peter Scherpelz and Giulia Galli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1702.07747},
year = {2017}
}
备注
8 pages, 4 figures. Includes 11 pages supplemental material