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直接带隙半导体中的声子辅助隧穿
摘要： 在隧道场效应晶体管中，陷阱辅助隧穿（TAT）是导致亚阈值摆幅退化的可能原因之一。要精确量子力学（QM）评估TAT电流，也需要对声子辅助隧穿（PAT）电流进行QM处理。因此，我们在量子透射边界方法框架内提出了多带PAT电流形式体系。采用包络函数近似法构建了对应直接带隙III-V半导体中基于局域Fr?hlich声子辅助带间隧穿的电子-声子耦合项。我们使用该形式体系的2带和15带材料描述，研究了长达100纳米、宽达20纳米的p-n结二极管中的PAT电流密度。观测到隧穿结区存在低效的电子-声子耦合。进一步展示了PAT电流对本形式体系器件长度的依赖性——该非自洽形式体系忽略了电子-声子耦合导致的电子分布函数变化。最后讨论了直接带间隧穿与PAT电流在掺杂依赖性方面的差异。
关键词： 声子辅助隧穿、量子力学建模、隧穿场效应晶体管、电子-声子耦合、直接带隙半导体
更新于2025-09-23 15:22:29
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基于第一性原理计算的单层平面五配位X2N4（X=Ni、Pd和Pt）作为直接带隙半导体
摘要： 通过第一性原理计算，我们研究了单层平面五边形X2N4（X=Ni、Pd和Pt）的结构稳定性、电子及光学性质。根据声子色散关系、弹性常数计算结果以及从头算分子动力学模拟表明，这些平面五边形X2N4单层结构在动力学、力学和热力学上均具有稳定性。此外，这些单层材料属于直接带隙半导体，带隙值介于0.92电子伏特至1.11电子伏特之间，且可通过外应变进一步调控。基于HSE06计算还分析了这些单层的键合特性与光学性质，结果显示其具有宽光谱范围的强面内光学吸收特性。研究表明，平面五边形X2N4单层材料具有优异的电学与光学性能，在太阳能电池和纳米电子器件领域具有潜在应用价值。
关键词： 电子性质，第一性原理计算，光学性质，直接带隙半导体，平面五元X2N4结构
更新于2025-09-23 15:21:01