含铋GaAs核-壳与多壳层纳米线的可调带隙与各向同性光吸收
材料科学
2020-10-22 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
光学
摘要
基于GaAs衬底的半导体核-壳纳米线是许多光子、光伏和电子器件的基本构件，这得益于其直接带隙和高度可调的光电特性。选择合适的材料体系对于定制设计纳米线以优化器件性能至关重要。含铋GaAs材料是一类极具前景的半导体，不仅能对合金应变和电子结构实现精细控制，还为抑制光子器件中的内部损耗机制提供了可能。尽管将GaBiAs合金纳入纳米线有源区的实验研究仍处于初级阶段，对这类纳米线光电特性的理论理解也仅处于基础水平。本工作阐明并量化了纳米线物理属性（如其几何参数和铋的掺入）在设计光吸收波长和偏振响应中的作用。基于对GaBiAs/GaAs核-壳和GaAs/GaBiAs/GaAs多壳层纳米线的数百万原子紧束缚模拟，我们的结果预测吸收波长存在大幅可调范围，从0.9 m到1.6 m，该范围可通过调控Bi组分或纳米线直径来控制。对应变分布的分析表明，其拉伸特性导致价带态中出现显著的轻空穴混合。这为实现偏振不敏感的光相互作用提供了可能，而这正是涉及光放大与调制的多种光子器件所期望的。此外，在低Bi组分下，载流子限制呈准II型，这进一步拓宽了这些纳米线在需要大载流子分离的众多应用中的适用性……
引用
@article{arxiv.2006.12108,
title = {Tunable band-gap and isotropic light absorption from bismuth-containing GaAs core$-$shell and multi$-$shell nanowires},
author = {Muhammad Usman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2006.12108},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 4 figures