应变对高掺杂 n 型 Ge 中相填充奇异性的影响

最近，Chi Xu 等人预言了高掺杂 $n$ 型 Ge 的光学介电函数（ODF）中的相填充奇异性（PFS），并通过先进的 \textit{in situ} 掺杂技术在实验中证实了与 $E_{1}+\Delta_{1}$ 跃迁相关的 PFS [Phys. Rev. Lett. 118, 267402 (2017)]，但 $E_{1}$ 与 $E_{1}+\Delta_{1}$ 光学跃迁之间的强重叠使得在其测量中发生于高掺杂浓度的与 $E_{1}$ 跃迁相关的 PFS 无法观测。在本工作中，我们研究了沿 [100]、[110] 和 [111] 晶向存在单轴与双轴拉伸应变时高掺杂 n 型 Ge 的 PFS。与弛豫体 Ge 相比，沿 [100] 的拉伸应变增大了 $E_{1}$ 与 $E_{1}+\Delta_{1}$ 跃迁间的能量分离，使得在光学测量中揭示与 $E_{1}$ 跃迁相关的 PFS 成为可能。此外，沿 [110] 和 [111] 施加拉伸应变提供了降低观测 PFS 所需掺杂浓度的可能性，导致在不等价 $L$ 谷处出现与 $E_{1}+\Delta_{1}$ 跃迁相关的新的附加特征。这些在单轴与双轴拉伸应变下具有更易区分光学跃迁特征的理论预言可更方便地在实验中观测，为重掺杂半导体中的激发态提供新见解。