半导体量子技术中深能级缺陷束缚态的半经验 ab initio 建模
介观与纳米尺度物理
2024-05-16 v2
摘要
在利用深能级缺陷开发高性能半导体量子技术时，一个重大障碍与电荷动力学有关。遗憾的是，近几十年来，由于缺少能够准确表征这些缺陷的原子特性及其对器件性能影响的多尺度模型，对其电荷动力学的建模进展受到了阻碍。在此，我们提出一种用于建模半导体量子技术中深能级缺陷束缚态的半 ab initio 方法，并应用于金刚石中带负电的氮空位（NV）中心。我们采用密度泛函理论计算为有效质量模型构建精确势，从而揭示束缚空穴态的结构。我们建立了一个计算非辐射俘获截面的模型，其与实验相符在在一个数量级以内。最后，我们展示了构建 NV NV + 束缚空穴 光电离谱的尝试，表明束缚空穴的电子跃迁可与声子边带区分开来。本文为理解深能级缺陷电荷动力学这一长期存在的挑战提供了实用且高效的解决方案。
引用
@article{arxiv.2306.12005,
title = {Semiempirical $\textit{ab initio}$ modeling of bound states of deep defects in semiconductor quantum technologies},
author = {YunHeng Chen and Lachlan Oberg and Johannes Flick and Artur Lozovoi and Carlos A. Meriles and Marcus W. Doherty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.12005},
year = {2024}
}
备注
Published version in PRB