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体相SiC多型体第一性原理计算中的电子交换关联与多体效应问题
摘要： 采用第一性原理投影缀加波方法(PAW)研究了四种碳化硅(SiC)多型体的电子结构、声子能带及介电性质。我们运用基于Perdew-Burke-Ernzerhof(PBE)和杂化HSE06交换关联泛函的PAW赝势密度泛函理论，通过自相互作用GW近似来处理多体效应以研究SiC特性。基于多体微扰理论(MBPT)的单次GW方法被用于计算不同多型体的准粒子(QP)能带能量及介电性质。GW方法中的电子能带结构计算采用Wannier流程——构建最大局域化Wannier函数(MLWF)基组，将少量规则k点网格的QP能量插值至布里渊区高对称线上。相较于PBE能带间隙，Kohn-Sham能量经QP修正后，4H-SiC的带隙增大了高达3电子伏特。GW计算结果与杂化泛函相当且与实验数据吻合良好。随后在PBE和HSE06框架下（包含多体效应）研究了光学性质，并采用HSE06方法计算了声子能带结构与既有PBE结果进行对比。研究发现与既有理论结果及现有实验数据均具有良好一致性。
关键词： 碳化硅、半导体、密度泛函理论、功率电子器件、多型性
更新于2025-09-10 09:29:36
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多型砷化镓纳米线中复合过程的分析
摘要： 我们通过光致发光研究与速率方程分析相结合的方法，探究了多型态砷化镓（GaAs）纳米线在光伏应用中的复合机制。由于自催化生长过程中的旋转孪晶效应，多型态纳米线沿轴向会呈现闪锌矿（ZB）与纤锌矿（WZ）晶体相的交替分布。当光子被多型态纳米线吸收时，电子和空穴会发生分离：最简单的情况下，电子快速热化至ZB相的带边，而空穴则热化至WZ相的带边，通过II型能带偏移实现空间间接复合。我们以AlGaAs包覆的GaAs纳米线为基准样品，通过液氦温度下的时间分辨光致发光（TRPL）和不同温度下的时间积分光致发光（TIPL）实验研究了该体系的复合机制，并采用Al2O3包覆和无包覆表面条件考察了亚带隙跃迁的表面复合效应。研究发现载流子会快速热化至空间最近邻的最低能级，并通过比带间复合慢得多的辐射速率在亚带隙能级上发生辐射复合。我们建立速率方程模型分析了纳米线中多型态缺陷的不同构型（包括表面效应和温度影响），该模型与实验结果高度吻合——既考虑了不同多型态间的空间间接复合，也涵盖了孪晶面等缺陷导致的缺陷相关复合。
关键词： 纳米线、多型性、下一代光伏技术、建模
更新于2025-09-10 09:29:36