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衬底对黑磷量子点激子精细结构的影响

介观与纳米尺度物理 2017-07-19 v2

摘要

我们结合紧束缚方法计算单粒子态,以及构型相互作用形式确定激子谱,研究了沉积在不同衬底(孤立、Si和SiO2_2)上的单层黑磷量子点(BPQDs)中尺寸依赖的激子精细结构。我们证明衬底对量子点的激子能隙和激子谱起着显著作用。对于相当高的介电常数(εsubεSi=11.7ε0\varepsilon_{sub} \sim \varepsilon_{Si} = 11.7 \varepsilon_0),激子能隙可用单一幂律EX(R)=EX(bulk)+C/RγE_X(R) = E_X^{(bulk)} + C/R^{\gamma}描述。对于低介电常数εsubεSiO2=3.9ε0\varepsilon_{sub} \leq \varepsilon_{SiO_2} = 3.9 \varepsilon_0,激子能隙的尺寸依赖需要两个幂律之和EX(R)=Eg(bulk)+A/RnB/RmE_X(R) = E_g^{(bulk)} + A/ R^{n} - B/R^{m}来描述强和弱量子限制区,其中AABBCCγ\gammannmm是依赖于衬底的参数。我们还预测激子寿命表现出强烈的温度依赖性,对于尺寸达10 nm的量子点,其范围在2-8 ns(Si衬底)和3-11 ns(SiO2_2衬底)之间。

关键词

引用

@article{arxiv.1703.06555,
  title  = {Substrate effects on the exciton fine structure of black phosphorus quantum dots},
  author = {J. S. de Sousa and M. A. Lino and D. R. da Costa and A. Chaves and J. M. Pereira and G. A. Farias},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1703.06555},
  year   = {2017}
}