用于窄间隙、破裂及反向间隙（拓扑）异质结构栅控的自洽模型
介观与纳米尺度物理
2025-10-22 v1 计算物理
摘要
即使是微小的电静势，也能显著影响窄间隙、破裂及反向间隙材料的能带结构。要获得定量的理解往往需要采用自洽的 Hartree 方法。价带和导带态在这些系统中强烈混合并/或交叉，这使得区分电子与空穴的可能性降低，假设在电中性点附近电荷载浓度为平坦也难以成立。因此，常用的宽带隙方法在这些系统中往往失效。一种替代方案是采用 Andlauer 与 Vogl 提出的全带 envelope 函数方法，其已被实现于开源软件包 kdotpy（arXiv:2407.12651）中。我们表明，该方法及其实现在常规方法失效时能够提供数值稳定且定量准确的结果，通过对厚（26 纳米至 110 纳米）拓扑反转 HgTe 量子阱中实验子能级随顶栅电压演化的建模验证了这一点。我们期望该公开的实现能够大幅促进窄间隙、破裂及反向间隙材料的研究。
关键词
引用
@article{arxiv.2510.18778,
title = {Self-Consistent Model for Gate Control of Narrow-, Broken-, and Inverted-Gap (Topological) Heterostructures},
author = {Maximilian Hofer and Christopher Fuchs and Moritz Siebert and Christian Berger and Lena Fürst and Martin Stehno and Steffen Schreyeck and Hartmut Buhmann and Tobias Kießling and Wouter Beugeling and Laurens W. Molenkamp},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.18778},
year = {2025}
}