硅中挠曲电性的热激发
材料科学
2025-06-26 v1
摘要
挠曲电性，即应变梯度与极化之间的机电耦合，为丰富硅基器件提供了一条有前景的途径。尽管硅的挠曲电性已知，但一些基本方面仍不明确，例如实验结果与理论预测之间的差异、掺杂浓度的影响以及带隙的作用。在此，我们测量了本征硅和重掺杂硅在223-473 K温度范围内的挠曲电性。掺杂硅的挠曲电系数约为2.6 μC/m，且随温度变化很小；而在本征硅中，随着温度升高，该系数从15.2 nC/m变化到1.8 μC/m，变化了近两个数量级。我们表明，它们不同的温度依赖性对应于掺杂硅中不随温度变化的施主电离和本征硅中随温度变化的本征激发，后者由挠曲电性、温度和带隙之间的定量关系所描述。此外，在锗（Ge）上的类似实验结果暗示了这种关系在第一代半导体中的普适性。这些发现将为开发基于硅的机电设备以及理解应变梯度对半导体能带结构的影响（挠曲电子学）提供有价值的参考。
引用
@article{arxiv.2506.20379,
title = {Thermal excitation of flexoelectricity in silicon},
author = {Lingtong Lv and Qianqian Ma and Kailu Wang and Xin Wen and Shengping Shen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.20379},
year = {2025}
}