半导体纳米带中激子的屏蔽氢模型
介观与纳米尺度物理
2024-03-26 v1
摘要
准一维系统的光学响应通常由紧密结合的激子主导，这些激子显著影响其基本电子性质。尽管它们对器件性能很重要，但准确预测其激子效应通常需要计算密集的多体方法。这里，我们提出一个简化模型来描述静态宏观介电函数，该函数仅取决于准一维系统的宽度及其单位长度的极化率。我们表明，在某些相互作用距离下，屏蔽库仑势大于其裸势，这是由于增强的排斥性电子-电子相互作用。作为测试案例，我们研究了14种不同的纳米带，其中12种是不同家族的扶手椅型石墨烯纳米带。首先，我们设计了一个简化方程来估计激子结合能和延伸，该方程提供了与完整Bethe-Salpeter方程相当的结果，尽管仅针对特定纳米带家族。然后，我们使用提出的屏蔽势求解一维Wannier-Mott方程，结果证明这是一种广泛适用的方法，能够预测与Bethe-Salpeter方程获得的结合能非常匹配的结果，无论纳米带家族如何。
引用
@article{arxiv.2403.15793,
title = {Screened hydrogen model of excitons in semiconducting nanoribbons},
author = {Cesar E. P. Villegas and Alexandre R. Rocha},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.15793},
year = {2024}
}