掺杂对2H-MoTe_(2)光电特性影响的第一性原理研究

1

作者 徐中辉 赵书亮 +1 位作者 王利峰 刘川川 《原子与分子物理学报》 北大核心 2024年第3期163-169,共7页

MoTe_(2)是一种非空间反演对称性半导体,由线性偏振光照射,在无偏压条件下可以直接产生光电流,但是非常微弱.掺杂可以改变电子能带结构和降低空间反演对称性,从而有效的增强光电流.本文基于非平衡格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理... MoTe_(2)是一种非空间反演对称性半导体,由线性偏振光照射,在无偏压条件下可以直接产生光电流,但是非常微弱.掺杂可以改变电子能带结构和降低空间反演对称性,从而有效的增强光电流.本文基于非平衡格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理,计算了本征、Nb掺杂、Ti掺杂和W掺杂2H-MoTe_(2)的能带结构、透射谱和光电流.能带结构表明:Nb掺杂使半导体2H-MoTe_(2)能带穿越费米能级,转变为金属特性;Ti和W掺杂减小了2H-MoTe_(2)的带隙,能带没有穿越费米能级,依然为半导体.掺杂都降低2H-MoTe_(2)的反演对称对称性,从本征的D3h转变为Cs.从而在线偏振光的照射下可以有效的提高2H-MoTe_(2)的光电流.同时,发现掺杂可以提高单层2H-MoTe_(2)在低光子能量下的消光比,如Nb和Ti掺杂单层2H-MoTe_(2)分别在光子能量1.1 eV和1.2 eV处取得39.48和28.48的高消光比.这些结果表明掺杂可以有效增强单层2H-MoTe_(2)的光电流和消光比,可以应用于指导2H-MoTe_(2)在光电器件的设计,特别是在红外光探测领域增添了许多可能. 展开更多

关键词 2H-MoTe_(2) 光电效应 掺杂 第一性原理 光电探测器

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二维磁性NbSi_(2)N_(4)-WSi_(2)N_(4)-NbSi_(2)N_(4)异质结的光生电流效应

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作者 舒丽 王一鸣 谢逸群 《上海师范大学学报（自然科学版中英文）》 2023年第6期688-696,共9页

采用量子输运方法研究了二维(2D)磁性NbSi_(2)N_(4)-WSi_(2)N_(4)-NbSi_(2)N_(4)面内异质结的光生电流效应.该异质结具有C2v非空间反演对称性,在可见光范围内,用线偏光垂直及倾斜照射时,均能激发显著的光生电流效应,产生自旋极化且偏振... 采用量子输运方法研究了二维(2D)磁性NbSi_(2)N_(4)-WSi_(2)N_(4)-NbSi_(2)N_(4)面内异质结的光生电流效应.该异质结具有C2v非空间反演对称性,在可见光范围内,用线偏光垂直及倾斜照射时,均能激发显著的光生电流效应,产生自旋极化且偏振敏感的光电流.光电流与偏振角(θ)和入射角(α)均为余弦依赖(cos(2θ),cos(2α))关系.两种照射方式下均能产生纯自旋流及完全自旋极化的光电流.在垂直照射时,能取得完美的自旋阀效应.这些结果表明,二维磁性NbSi_(2)N_(4)-WSi_(2)N_(4)-NbSi_(2)N_(4)异质结在低能耗自旋电子学及低维光电探测领域具有应用潜力. 展开更多

关键词 二维(2D)磁性材料 WSi_(2)N_(4) 异质结 光生电流效应 纯自旋流

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单层2H-MoTe_(2) 光电效应的理论研究 被引量：1

3

作者 罗兵 陈妍 徐中辉 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第3期504-508,共5页

材料的禁带宽度是影响光电探测器探测范围的重要因素。单层2H-MoTe_(2)因具有合适的禁带宽度引起了科研人员广泛的研究兴趣。本文基于非平衡态格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理方法,研究了单层2H-MoTe 2的光电效应。结果表明:在线... 材料的禁带宽度是影响光电探测器探测范围的重要因素。单层2H-MoTe_(2)因具有合适的禁带宽度引起了科研人员广泛的研究兴趣。本文基于非平衡态格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理方法,研究了单层2H-MoTe 2的光电效应。结果表明:在线性偏振光照射下,MoTe_(2)产生的光电流函数与唯象理论相吻合;在光子能量范围1.6~1.8 eV(690~770 nm),对应于红光,能产生较大的光电流。利用能带结构和态密度分析了产生较大光电流的原因主要来自第一布里渊区S点的电子受激跃迁。同时发现在锯齿型方向偏压为0.8 V时,光电流达到峰值;然而在扶手椅型方向偏压为0.4 V时,光电流就达到峰值。这些计算结果可用于指导基于MoTe_(2)光电探测器的设计,尤其是红外光电探测器的设计。 展开更多

关键词 光电探测器 单层2H-MoTe 2 光电效应 能带结构 态密度 第一性原理

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空位缺陷对单层2H-MoTe_(2)光电效应的第一性原理研究

4

作者 徐中辉 赵书亮 刘川川 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2022年第12期2048-2054,共7页

MoTe_(2)由于其类石墨烯的堆叠方式和丰富的相结构而引起科研人员的广泛研究,特别是合适的禁带宽度使其在光电器件领域有着光明的应用前景。基于非平衡格林函数-密度泛函理论,通过第一性原理计算方法,研究了不同原子空位缺陷对单层2H-Mo... MoTe_(2)由于其类石墨烯的堆叠方式和丰富的相结构而引起科研人员的广泛研究,特别是合适的禁带宽度使其在光电器件领域有着光明的应用前景。基于非平衡格林函数-密度泛函理论,通过第一性原理计算方法,研究了不同原子空位缺陷对单层2H-MoTe_(2)光电效应的影响。结果表明:不同空位缺陷下2H-MoTe_(2)器件的光电流函数与唯象理论相符合。光子能量在1.0~2.8 eV时,2Te空位缺陷对单层2H-MoTe_(2)的光电流有显著提升,特别是在光子能量2.6 eV时获得所有器件的最大光电流。利用能带结构发现不同原子空位缺陷都导致单层2H-MoTe_(2)的价带向高能级处偏移,而导带向低能级处偏移,减小了带隙,在线性偏振光的照射下有利于电子从价带跃迁到导带形成光电流。同时发现1Te空位缺陷和Mo空位缺陷的单层2H-MoTe_(2)在远离费米能级处具有相似的能带结构,从而导致在光子能量大于1.6 eV时,1Te空位和Mo空位器件的光电流随光子能量的变化拥有相同的变化趋势。这些计算结果可以用于指导MoTe_(2)光电器件的设计。 展开更多

关键词 2H-MoTe_(2) 光电器件 光电效应 第一性原理 能带结构 空位缺陷

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基于第一性原理的掺杂单层WS 2的光电效应

5

作者 袁秋明 陈妍 +2 位作者 徐中辉 罗兵 陈圳 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2021年第3期497-503,共7页

基于非平衡态格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理方法,计算了VA族元素(N、P、As或Sb)掺杂单层WS 2的光电效应,并解释了掺杂提高光电效应的微观机理。结果表明:在线性极化光照射下,单层WS 2中可以产生光电流。由于掺杂降低了单层WS 2... 基于非平衡态格林函数-密度泛函理论,采用第一性原理方法,计算了VA族元素(N、P、As或Sb)掺杂单层WS 2的光电效应,并解释了掺杂提高光电效应的微观机理。结果表明:在线性极化光照射下,单层WS 2中可以产生光电流。由于掺杂降低了单层WS 2的空间反演对称性,导致N、P、As或Sb分别掺杂的单层WS 2的光照中心区产生的光电流明显提升。其中N掺杂的效果最好,掺杂后的单层WS 2在光子能量3.1 eV时获得最大光电流(1.75),并且偏振灵敏度达到最大(18.1),P、As、Sb分别掺杂的单层WS 2在光子能量3.9 eV时取得较大的光电流,并且有较高的偏振灵敏度。研究结果表明通过掺杂能够有效增强光电效应,获得更高的偏振灵敏度,揭示了掺杂单层WS 2在光电子器件领域潜在的应用前景。 展开更多

关键词 第一性原理 掺杂 WS 2 光电效应 偏振灵敏度 空间反演对称性

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光电效应测试技术及其在SMT中的应用

6

作者 周德俭 吴兆华 《光电子技术与信息》 1997年第6期25-28,共4页

介绍光电效应测试原理、方法，以及光电效应测试技术在SMT组装故障测试中的具体应用。

关键词 光电效应 故障测试 表面组装技术 SMT 电子电路

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单层含硫空位MoS2光伏效应的第一性原理研究

7

作者 罗文铭 邵志刚 杨谋 《华南师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第4期7-13,共7页

基于非平衡态格林函数--密度泛函理论,采用第一性原理研究方法,对单层含硫空位MoS2的光伏效应进行了研究.利用能带图和联合态密度分析单层含硫空位MoS2的光响应函数.结果表明:对于单层含硫空位的MoS2,线偏光电流效应不明显,而圆偏光电... 基于非平衡态格林函数--密度泛函理论,采用第一性原理研究方法,对单层含硫空位MoS2的光伏效应进行了研究.利用能带图和联合态密度分析单层含硫空位MoS2的光响应函数.结果表明:对于单层含硫空位的MoS2,线偏光电流效应不明显,而圆偏光电流效应比较明显.计算模拟了随偏振角(相位角)变化的光响应函数,计算结果符合唯象理论.单层含硫空位的MoS2可被应用于新型电子和光电子器件中,为进一步认识单层硫空位MoS2的光电流效应提供了新的理论基础. 展开更多

关键词 硫空位 单层MoS2 光伏效应 非平衡态格林函数

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Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线的制备及其圆偏振光致电流效应

8

作者 冯世尊 俞金玲 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2024年第1期14-19,共6页

采用化学气相沉积法制备Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线,利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对其进行表征,并研究样品的圆偏振光致电流效应(circular photogalvanic effect, CPGE).利用1 064 nm激光激发,分别测试激光入射面垂直于... 采用化学气相沉积法制备Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线,利用扫描电子显微镜和X射线能谱仪对其进行表征,并研究样品的圆偏振光致电流效应(circular photogalvanic effect, CPGE).利用1 064 nm激光激发,分别测试激光入射面垂直于纳米线和平行于纳米线时的CPGE电流.实验结果表明,测得的CPGE电流主要来自纳米线的拓扑表面态.激光垂直入射纳米线时的CPGE电流不为0,说明CPGE电流来源于纳米线能带的六角翘曲效应.本研究测得的Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线的CPGE电流比文献报导的Bi2(Te0.23Se0.77)3纳米线增大2倍以上,这是因为Te组分的增加不但使得费米能级更加靠近狄拉克点,还降低了纳米线中载流子复合的概率,二者共同作用,使得CPGE电流增大. 展开更多

关键词 Bi_(2)(Se_(0.53)Te_(0.47))_(3)纳米线 拓扑绝缘体 化学气相沉积 圆偏振光致电流效应

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Bi_(2)Se_(3)纳米线的生长及其圆偏振光电流的研究

9

作者 李铭贵 崔广州 俞金玲 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第1期20-26,共7页

采用化学气相沉积法制备拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)纳米线.系统分析生长温度和气体流量对Bi_(2)Se_(3)纳米线的形貌、晶体质量的影响,并研究Bi_(2)Se_(3)纳米线的圆偏振光致电流.研究结果表明,Bi_(2)Se_(3)纳米线的最佳生长温度为530℃,气... 采用化学气相沉积法制备拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)纳米线.系统分析生长温度和气体流量对Bi_(2)Se_(3)纳米线的形貌、晶体质量的影响,并研究Bi_(2)Se_(3)纳米线的圆偏振光致电流.研究结果表明,Bi_(2)Se_(3)纳米线的最佳生长温度为530℃,气体流量为30 mL·min^(-1).通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼等表征手段,表明所生长的Bi_(2)Se_(3)纳米线具有较高的质量.Bi_(2)Se_(3)纳米线的光电流随着四分之一波片的变化表明,Bi_(2)Se_(3)纳米线具有较强的自旋轨道耦合效应.圆偏振光致电流随入射角的增大而减小,这是因为Bi_(2)Se_(3)的对称性结构为C3V.相比Bi_(2)Se_(3)薄膜或者Bi_(2)Se_(3)纳米片,Bi_(2)Se_(3)纳米线具有更大的CPGE电流,这可能是因为纳米线具有更大的比表面积,可以避免表面态信号淹没在体态信号中. 展开更多

关键词 拓扑绝缘体 化学气相沉积法 Bi_(2)Se_(3)纳米线 圆偏振光致电流效应

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磁性掺杂三维拓扑绝缘体的自旋相关光电流研究

10

作者 潘庆高 王雨濛 俞金玲 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第2期187-191,共5页

通过圆偏振光致电流及反常圆偏振光致电流的光学实验方法,研究磁性掺杂对三维拓扑绝缘体的影响.在圆偏振光激发下,相对于未掺杂三维拓扑绝缘体Bi_(2)Te_(3),其光电流方向不变,但幅值有所减小.这是由于磁性掺杂使得三维拓扑绝缘体狄拉克... 通过圆偏振光致电流及反常圆偏振光致电流的光学实验方法,研究磁性掺杂对三维拓扑绝缘体的影响.在圆偏振光激发下,相对于未掺杂三维拓扑绝缘体Bi_(2)Te_(3),其光电流方向不变,但幅值有所减小.这是由于磁性掺杂使得三维拓扑绝缘体狄拉克能带带隙打开,相同激发条件下,带间激发概率降低,光生自旋极化载流子浓度降低.对其光电导信号的分析则进一步表明,磁性掺杂使得拓扑绝缘体对激发光的吸收大大降低,进而限制了光电流的产生.此外,磁性掺杂三维拓扑绝缘体所产生的反常圆偏振光致电流随着发光位置发生了三次反向,这是由于磁性掺杂三维拓扑绝缘体的上下表面态分别贡献了方向相反的光电流,通过拟合,分离了上下表面态各自的贡献. 展开更多

关键词 磁性掺杂三维拓扑绝缘体 圆偏振光致电流 反常圆偏振光致电流 表面态

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圆偏振光伏效应 被引量：2

11

作者 苏欣 黄天烨 +4 位作者 王军转 刘媛 郑有炓 施毅 王肖沐 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第13期397-413,共17页

自旋电子学和谷电子学作为半导体物理的新方向,旨在利用电子的自旋和谷自由度来实现新型的逻辑运算和信息处理.圆偏振光伏效应是近年来研究自旋电子学和谷电子学的重要实验手段,也是实现新型的自旋与谷存储器件的一个可能的方式,为下一... 自旋电子学和谷电子学作为半导体物理的新方向,旨在利用电子的自旋和谷自由度来实现新型的逻辑运算和信息处理.圆偏振光伏效应是近年来研究自旋电子学和谷电子学的重要实验手段,也是实现新型的自旋与谷存储器件的一个可能的方式,为下一代的器件信息的处理方法提出了一种新的可能.圆偏振光伏效应是一种二阶非线性光电响应,是指材料在圆偏振光的激发下产生随偏振角度变化的光电流.光电流的产生依赖于自旋、谷极化、对称性以及Berry曲率等诸多因素,可以揭示出材料深层次的物理性质.本篇综述主要讨论了在不同材料体系产生圆偏振光伏效应的主要机制,包括在半导体异质结由对称性破缺导致的Rashba自旋轨道耦合引起的圆偏振光电流,以及拓扑Weyl半金属由Berry曲率以及泡利阻塞造成的电子动量选择,以及二维层状过渡金属硫化物中圆偏振光产生的谷极化电流等.在此基础上,本文还简略介绍了一些新型二维材料中的圆偏振光伏效应的可能实现的方式,以及一些潜在的应用. 展开更多

关键词 圆偏振光伏效应 Rashba效应 自旋极化 Berry曲率

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五碲化锆超快光激发表面电流特性研究

12

作者 吕海慧 李敏 +4 位作者 夏宇 刘峥 贺明洋 袁帅 曾和平 《红外与毫米波学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第4期733-738,共6页

利用反射式太赫兹时域光谱研究飞秒光激发狄拉克半金属五碲化锆表面产生的瞬态光电流,进而分析五碲化锆产生太赫兹辐射的几种物理过程。实验结果表明,偏振无关的光电流是表面电流的主要成分,同时太赫兹振幅与泵浦脉冲的线偏振相关,表明... 利用反射式太赫兹时域光谱研究飞秒光激发狄拉克半金属五碲化锆表面产生的瞬态光电流,进而分析五碲化锆产生太赫兹辐射的几种物理过程。实验结果表明,偏振无关的光电流是表面电流的主要成分,同时太赫兹振幅与泵浦脉冲的线偏振相关,表明部分电流产生于非线性光整流效应。圆偏振光泵浦下,太赫兹振幅随泵浦脉冲呈四倍周期性变化,证实五碲化锆在飞秒脉冲泵浦下产生圆偏振光电流效应。进一步分析超短激光脉冲激发下的太赫兹时域电场,揭示五碲化锆在光诱导下发生反演对称性破缺,产生B声子,形成瞬态外尔点,发生从狄拉克态到外尔态的转变。这对研究拓扑相变和其他拓扑态等方面具有重要意义。 展开更多

关键词 太赫兹光谱 狄拉克材料 五碲化锆 圆偏光电流效应

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Bi_(2)Se_(3)纳米片的生长及其圆偏振光电流

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作者 庄航 陈磊 俞金玲 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第4期458-463,共6页

采用化学气相沉积法制备三维拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)纳米片,对其进行详细的表征并研究样品的圆偏振光致电流.在1064 nm圆偏振激光激发下,Bi_(2)Se_(3)纳米片的圆偏振光致电流强度随着入射角的增大而逐渐增大.研究发现,圆偏振光电流强度... 采用化学气相沉积法制备三维拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)纳米片,对其进行详细的表征并研究样品的圆偏振光致电流.在1064 nm圆偏振激光激发下,Bi_(2)Se_(3)纳米片的圆偏振光致电流强度随着入射角的增大而逐渐增大.研究发现,圆偏振光电流强度随着温度的降低先增大后减小,这与动量弛豫时间及电子空穴复合率相关.此外,通过外加离子液体栅压调控Bi_(2)Se_(3)纳米片的圆偏振光致电流,其强度随着外加偏压的增大而减小,这是由于所测得的圆偏振光致电流由拓扑绝缘体Bi_(2)Se_(3)表面信号与二维电子气信号叠加形成,且二者方向相反导致. 展开更多

关键词 Bi_(2)Se_(3)纳米片 化学气相沉积法 圆偏振光电流效应 液体离子栅压

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不同厚度三维拓扑绝缘体Sb_(2)Te_(3)的圆偏振光致电流光谱

14

作者 夏丽佳 陈磊 俞金玲 《福州大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第2期184-187,共4页

针对观察到厚度为7 nm的三维拓扑绝缘体Sb 2Te 3薄膜的圆偏振光致电流与厚度为30 nm样品的符号相反这一情况,提出进一步利用原子力显微镜表征的方法.利用1064 nm圆偏振激光的激发,发现30 nm的样品比7 nm的样品具有更大表面粗糙度,从而得... 针对观察到厚度为7 nm的三维拓扑绝缘体Sb 2Te 3薄膜的圆偏振光致电流与厚度为30 nm样品的符号相反这一情况,提出进一步利用原子力显微镜表征的方法.利用1064 nm圆偏振激光的激发,发现30 nm的样品比7 nm的样品具有更大表面粗糙度,从而得到30 nm样品的上表面态对圆偏振光致电流的贡献减小,使其下表面态的贡献占主导;而7 nm的样品为上表面态的贡献占主导,故相比厚度为30 nm的样品出现了反号这一结论.同时利用960 nm激光激发样品,发现厚度为30和7 nm的样品呈现相同的符号,进一步研究表明这个信号可能与InP衬底的自旋注入有关. 展开更多

关键词 三维拓扑绝缘体 Sb_(2)Te_(3) 圆偏振光致电流光谱 表面态

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