Kami secara teoritis menyelidiki kawat nano Ge dengan tegangan tarik tinggi secara lateral pada GaSb. Metode elemen hingga telah digunakan untuk mensimulasikan regangan elastis sisa dalam kawat nano Ge. Kenaikan energi total termasuk energi regangan, energi permukaan, dan energi tepi sebelum dan sesudah pengendapan Ge dihitung dalam situasi yang berbeda. Hasilnya menunjukkan bahwa kawat nano Ge pada GaSb cenderung tumbuh sepanjang 100〉 daripada 110〉 dalam dua situasi dan lebih memilih untuk diekspos oleh {105} faset ketika didepositkan sejumlah kecil Ge tetapi diekspos oleh {110 } ketika jumlah Ge melebihi nilai kritis. Selanjutnya, pita konduksi minima di Γ -lembah pada posisi mana pun dalam kedua situasi menunjukkan nilai yang lebih rendah daripada yang ada di lembah-L, yang mengarah ke transisi celah pita langsung di kawat nano Ge. Untuk pita valensi, pita lubang cahaya maksimal di Γ -titik lebih tinggi dari maxima pita lubang berat pada posisi apapun dan bahkan lebih tinggi dari pita konduksi minima untuk regangan hidrostatik lebih dari 5,0%, yang mengarah ke celah pita negatif. Selain itu, baik mobilitas elektron dan lubang dapat ditingkatkan karena penurunan massa efektif di bawah regangan tarik tinggi. Hasilnya menunjukkan bahwa kawat nano Ge yang tegang secara biaksial memiliki sifat yang menjanjikan dalam aplikasi perangkat.
Latar Belakang
Sebagai unsur golongan IV, germanium (Ge) memiliki keunggulan baik dalam optoelektronika maupun elektronika dan memiliki kompatibilitas yang tinggi dengan fotonik silikon (Si). Karakteristik penting dari Ge adalah celah pita langsungnya sekitar 0,8 eV (1,55 μ m) pada 300 K. Mobilitas elektron dan hole di Ge jauh lebih tinggi daripada di Si. Dengan demikian, Ge telah digunakan dalam perangkat kecepatan tinggi di sirkuit terintegrasi berbasis Si saat ini [1, 2]. Lebih menarik lagi, Ge tegang-regangan menawarkan optimasi dalam aspek-aspek di atas. Ge adalah semikonduktor celah pita tidak langsung dengan sedikit perbedaan 136 meV antara lembah-L dan Γ -lembah [3]. Secara teoritis diprediksi bahwa lebih dari 4.0% uniaksial sepanjang 111〉 [4] atau 1.6–2.0% biaksial [5, 6] regangan tarik dapat menurunkan Γ -lembah di bawah lembah-L, sehingga mengubah Ge menjadi bahan celah pita langsung, yang membuka rute baru untuk pancaran cahaya dari bahan kelompok IV. Poin penting lainnya adalah bahwa Ge dengan tegangan tarik memberikan peningkatan signifikan dalam mobilitas pembawa [7, 8] untuk mewujudkan perangkat semikonduktor oksida logam komplementer berkecepatan tinggi.
Kawat nano (NWs) menunjukkan sifat elektronik dan optik yang menarik karena rasio permukaan terhadap volume yang besar dan pengekangan pembawa dan foton dalam dua dimensi (2D) [9]. Dalam beberapa tahun terakhir, Ge NWs (GeNWs) pada Si [10] atau Ge/Si core/shell NWs [11] telah dipelajari secara ekstensif karena potensinya dalam transistor efek medan semikonduktor oksida logam (MOSFET) untuk mikroelektronika Si. Baik transkonduktansi skala dan arus ditingkatkan tiga hingga empat kali dibandingkan dengan Si p konvensional -MOSFET [12]. Dengan demikian, pertumbuhan epitaksial GeNW lateral langsung pada Si telah diharapkan untuk membuat MOSFET kinerja tinggi. Zhang dkk. ditujukan bahwa GeNWs ultrathin pada Si (001) terkena dengan segi {105} [13], yang memiliki energi permukaan diprediksi terendah [14]. Selanjutnya, Ge MOSFET yang tegang pada substrat virtual SiGe terbukti meningkatkan mobilitas lubang [1]. Meskipun GeNW lateral pada Si dengan regangan tekan dapat menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam transportasi pembawa seperti yang diasumsikan, mereka tidak dapat diubah menjadi celah pita langsung. Untuk memperkenalkan regangan tarik di GeNWs, paduan GeSn [15] dan senyawa III-Sb [16], yang memiliki konstanta kisi lebih besar daripada Ge, diperlukan. Terlepas dari metode mekanis yang telah diterapkan untuk fabrikasi GeNW regangan uniaksial [17, 18], kompleks teknik fabrikasi ini hampir tidak cocok untuk integrasi monolitik dalam fotonik dan elektronik berbasis Si. Selain itu, regangan akan dilepaskan dengan mudah di NW yang berdiri bebas, sedangkan GeNW lateral dapat menampung banyak regangan tinggi dalam dirinya sendiri. Oleh karena itu, GeNW lateral yang tumbuh secara epitaksial dengan regangan tarik biaksial tinggi diperlukan untuk mencapai transisi celah pita langsung serta peningkatan mobilitas pembawa.
Sampai saat ini, titik kuantum Ge yang bebas dislokasi dan sangat biaksial tarik-regangan pada InP (001) telah menunjukkan potensi untuk memancarkan celah pita langsung yang disimulasikan dengan metode elemen hingga (FEM) [19]. Serupa dengan ini, dalam pekerjaan ini, kami secara teoritis memprediksi morfologi permukaan yang terbuka dan arah pertumbuhan GeNWs yang tegang secara biaksial pada template GaSb yang santai yang dapat ditanam langsung pada Si dengan lapisan buffer AlSb [16, 20]. Kami memilih {110}, {105}, dan {111} sebagai permukaan terbuka dari GeNWs lateral dan membandingkan perubahan energi total dalam sistem keadaan tunak. Kami mengabaikan pengaruh dislokasi dan fraktur [21] dalam sistem yang sangat tegang ini untuk kesederhanaan. Simulasi berdasarkan FEM mengungkapkan bahwa terdapat sejumlah Ge kritis. Di bawah nilai kritis, GeNW diekspos oleh {105}, sedangkan di atas nilai kritis, mereka diekspos oleh {110}. Hampir semua wilayah GeNW dapat diubah menjadi celah pita langsung, yaitu selisih pita konduksi minimal dan pita lubang cahaya maksimal pada Γ -titik. Selain itu, kami juga menganalisis secara kualitatif perubahan massa efektif pembawa yang bergantung pada regangan pada Γ -menunjuk untuk secara tidak langsung memprediksi peningkatan mobilitas elektron dan lubang.
Metode
NWs lateral biasanya mengungkapkan bentuk segitiga penampang [22, 23]. Berkat properti 1D NW yang ditunjukkan pada Gambar 1a, model NW terbatas mirip dengan Zhang et al. dalam bahan tambahan Ref. [13] dapat digunakan dengan baik untuk simulasi di mana kedua permukaan awal dan akhir diperbaiki ditunjukkan pada Gambar. 1b. Karena efek batas, kita hanya membahas bagian tengah dari NW dan menganggap bahwa penampang bagian ini mewakili situasi di NW yang panjangnya tak terhingga. FEM digunakan untuk mensimulasikan distribusi regangan tarik di GeNW dengan 7,7% lattice mismatch dengan GaSb. Kami menghitung total kenaikan energi sistem setelah menyimpan jumlah Ge yang sama dalam keadaan tunak dalam tiga situasi:(i) [100] arah pertumbuhan dengan {110} aspek terpapar (situasi A), (ii) [100] arah pertumbuhan tetapi dengan {105} aspek terpapar (situasi B), dan (iii) [110] arah pertumbuhan dengan {111} aspek terpapar (situasi C). Penampang dari tiga situasi ini ditunjukkan pada Gambar. 1c. Luas penampang tetap sama, mewakili jumlah Ge yang sama.
Skema GeNW di GaSb:a Model 3D, b model hingga yang disederhanakan, dan c penampang GeNW dengan berbagai aspek
Perubahan energi total sistem per satuan panjang (J/nm) mencakup perbedaan keseluruhan dalam energi regangan, energi permukaan, dan energi tepi [24] dan dapat diberikan oleh:
Istilah pertama ΔEstrain mewakili perbedaan energi regangan sistem tunak sebelum dan sesudah pengendapan Ge dan dinyatakan dalam satuan volume,
$$ \Delta{u}=\frac{1}{2{Y}}\sum\limits_{i=j}^{{}}{\tau_{ij}^{2}}-\frac{\nu }{Y}\sum\limits_{i
dimana τij =Cijεij (i, j =1, 2, 3) menunjukkan tensor tegangan, Cij dan εij adalah konstanta elastis dan tensor regangan, masing-masing, Y dan G adalah modulus Young ekivalen dan modulus geser ekivalen, dan ν adalah rasio Poisson yang setara. Pada penampang 2D yang dipertimbangkan, perubahan energi regangan total dapat diperoleh dengan mengintegrasikan luas dengan nilai Δu pada setiap titik. Istilah kedua ΔEsurface berhubungan dengan perbedaan energi permukaan sebelum dan sesudah pengendapan Ge. Energi permukaan di penampang situasi kita dapat ditulis ulang sebagai [23] $$ {{\gamma}_{i}}=\frac{2h}{\sin{{\theta}_{i}}}({{\sigma}_{i}}-{{\sigma}_ {{(001)}}}\cos{{\theta}_{i}}) $$ (3)
dimana h adalah tinggi penampang GeNW, σi (i =A, B, dan C) adalah energi permukaan rata-rata dari segi-segi yang terpapar di bawah satuan luas, dan sudut yang sesuai antara segi-segi NW dan antarmuka diberi label dengan θi seperti yang ditunjukkan secara skema pada Gambar. 1c. Regangan energi permukaan dapat diabaikan karena pengaruhnya yang kecil seperti perlakuan pada Ref. [25]. Tabel 1 menunjukkan nilai energi permukaan dari literatur. Istilah terakhir yang disebut perubahan energi tepi adalah singkatan dari perubahan biaya energi untuk membentuk tepi tajam dan diberikan oleh
$$ \Delta{{E}_{\text{edge}}}=3\varGamma $$ (4)
di mana 3Γ adalah energi tepi total yang mengandung bagian atas dan dua perpotongan segi basal. Nilai estimasi 3Γ adalah 3,7 eV/nm dengan fitting eksperimental [26] dan pengaruh energi tepi dapat diabaikan karena nilai yang hampir tidak bervariasi [25]. Oleh karena itu, valid untuk menghitung kenaikan energi ΔEjumlah 3Γ.
Setelah mengetahui distribusi regangan, pengurangan pita konduksi bergantung regangan pada Γ - dan lembah-L dapat dihitung dengan mengabaikan efek kuantum. Pita konduksi Γ -lembah diturunkan hanya dengan regangan hidrostatik sebesar
dimana ac menunjukkan potensi deformasi hidrostatik dengan nilai 8,24 eV pada Γ -poin [27], εxx , εyy dan εzz adalah ketegangan di x , y, dan z arah dalam sistem koordinat material, masing-masing. Namun, pergeseran pita konduksi pada titik-L tunduk pada regangan hidrostatik dan geser [19], yang diberikan oleh
dimana Ξd dan Ξu adalah potensial deformasi dilatasi dengan nilai 6,97 eV dan potensial deformasi uniaksial masing-masing sebesar 16,3 eV pada lembah-L. Untuk mengubah Ge menjadi bahan celah pita langsung, Γ -lembah harus lebih rendah dari L-lembah, yang berarti \(\Delta {E_{c}^{\Gamma, \text {L}}}=\Delta E_{c}^{\Gamma }-\Delta {E_{c}^{\mathrm {L}}}<-0,136\) eV. Di sini, kami menggunakan \(\Delta {E_{\text {DT}}}=\Delta E_{c}^{\Gamma, \text {L}}+0.136\) untuk menyajikan perbedaan dalam Γ - dan titik-L. Setelah Γ -titik turun di bawah titik-L, ΔEDT akan negatif. Serangkaian GeNW regangan tarik dengan ukuran bervariasi disimulasikan untuk menunjukkan transisi celah pita langsung.
Selain itu, karena regangan tarik tinggi di GeNW, Γ -lembah berada di bawah lembah-L sedangkan maxima pita lubang cahaya menjadi maxima valensi [28]. Celah pita pada GeNW regangan tarik tinggi akan menjadi perbedaan antara Γ -lembah dan band lubang cahaya maxima di Γ -titik. Dengan demikian, celah pita yang terdistribusi secara spasial serta energi tepi pita di Γ -titik yang k =0 termasuk pita konduksi, pita lubang berat, dan pita lubang ringan dihitung dengan delapan pita k.p teori [29]. Kami mengabaikan efek kuantum karena sangat lemah dalam model GeNW kami dengan lebar basal 40 nm. Hasilnya dapat diterapkan untuk mempelajari rekombinasi lubang elektron pada GeNW regangan tarik serta mekanisme peningkatan mobilitas. Secara umum, mobilitas elektron atau lubang dapat diberikan oleh μ =eτ /m
∗
, di mana m
∗
adalah massa efektif pembawa dan τ adalah waktu hamburan elektron-fonon. Dalam model aproksimasi parabola untuk Γ - dan L-lembah dengan hamburan isotropik, waktu hamburan sebanding dengan \(m_{DOS}^{*-3/2}\), yang mengarah pada kesimpulan bahwa rasio mobilitas mencapai μΓ /μL =182 jika Γ -lembah bergerak di bawah lembah-L dan waktu hamburan elektron-fonon dan massa efektif elektron tidak berubah terhadap regangan [30]. Namun, dengan mempertimbangkan kompleksitas dalam perhitungan hamburan anisotropik dan massa efektif yang bergantung pada regangan dalam model NW kami, kami hanya menganalisis secara kualitatif peningkatan mobilitas elektron dan lubang dalam GeNW dengan tegangan tarik tinggi melalui penurunan kedua elektron dan lubangi massa efektif di Γ -titik.
Hasil dan Diskusi
Kami menganggap sistem ini awalnya di bawah regangan tarik penuh karena ketidakcocokan kisi besar 7,7% antara Ge dan GaSb. Gambar 2 menunjukkan distribusi regangan residual 2D termasuk regangan dalam bidang εxx , regangan geser εxy , dan regangan vertikal εzz situasi A dengan lebar dasar w =40 nm misalnya dalam keadaan tunak setelah relaksasi. Definisi regangan di sini adalah (aGesaGe )/aGe , di mana aGes dan aGe adalah konstanta kisi Ge tegang dan santai, masing-masing. Seperti yang terlihat pada Gambar. 2a, εxx memiliki nilai maksimum sekitar 15,4% pada dua tepi basal yang jauh lebih besar dari regangan awal, tetapi menurun tajam dari tepi ke tengah dengan nilai minimum sekitar 3,3%. Dalam z -arah dari bawah ke atas GeNW, εxx juga turun karena relaksasi GeNW. Distribusi εzz ditemukan memiliki karakteristik yang mirip dengan εxx pada Gambar 2b. Tidak seperti regangan biaksial dalam film tipis Ge, Gambar 2c menunjukkan bahwa komponen regangan geser terdistribusi asimetris dari GeNW memainkan peran penting dalam transisi celah pita langsung. Distribusi regangan cukup mirip selama tiga situasi. Namun demikian, nilai komponen regangan berbeda dalam tiga situasi karena rasio lebar-tinggi yang beragam (W /H ) dipengaruhi oleh bentuknya. Situasi B dengan GeNW yang terekspos oleh {105} permukaan memiliki W . terbesar /H dari 10, menunjukkan regangan tinggi yang mirip dengan yang ada di film tipis Ge. Situasi C dengan {111} permukaan terbuka menunjukkan regangan yang tinggi juga karena orientasi pertumbuhan NW sepanjang [110] tetap merupakan nilai regangan yang tidak berubah, meningkatkan nilai εxx dan εyy serentak. Dengan demikian, regangan di dalam pesawat hampir tidak dapat dilonggarkan.
Distribusi regangan sisa GeNW dalam situasi A dengan lebar dasar 40 nm:a x komponen regangan εxx , b z komponen regangan εzz , dan c regangan geser pada bidang xy εxy . Bentuk zigzag di bagian bawah menunjukkan lapisan substrat parsial (berikut ini memiliki arti yang sama)
Sesuai dengan distribusi regangan, dapat diperoleh kenaikan energi regangan. Seperti dibahas sebelumnya, situasi B memegang kenaikan energi regangan tertinggi, sedangkan situasi A memiliki yang terendah. Namun, untuk perubahan energi permukaan, situasi B memberikan nilai negatif yang menurun dengan bertambahnya luas penampang dan dua situasi lainnya mengungkapkan nilai positif yang sangat dekat di bawah area yang sama. Kenaikan energi total tidak termasuk perubahan energi tepi ditunjukkan pada Gambar. 3a. Hasilnya menunjukkan bahwa kemungkinan kecil untuk membentuk GeNWs hanya dalam situasi C karena kenaikan energi tidak pernah menjadi yang terendah. Ada dua konsekuensi yang berbeda dari kenaikan energi dengan peningkatan luas, dan garis putus-putus vertikal ditandai untuk menyajikan nilai kritis luas, Ac =136,2nm
2
, yang berarti jumlah Ge. Ketika area kurang dari 136,2 nm
2
, GeNW cenderung membentuk bentuk dalam situasi B, tetapi dalam situasi A setelah menyetor lebih banyak Ge. Hasil perhitungan memprediksi bahwa GeNWs tarik-regangan pada GaSb mungkin lebih memilih untuk membentuk W tinggi /H bentuk segitiga di penampang ketika jumlah Ge yang rendah diendapkan, sedangkan membentuk rendah W /H satu setelah melebihi nilai kritis. Gambar 3b–e menunjukkan distribusi regangan hidrostatik dan jumlah nilai absolut komponen regangan geser dalam situasi A dan B di bawah daerah kritis. Membandingkan situasi A dengan B, meskipun situasi A memiliki nilai maksimum yang lebih besar dari kedua regangan hidrostatik dan |εxy |+|εyz |+|εxz |, situasi B memiliki regangan hidrostatik rata-rata yang lebih besar tetapi nilai rata-rata yang lebih kecil dari |εxy |+|εyz |+|εxz |. Sementara itu, situasi B menunjukkan perbedaan kecil dalam distribusi spasial regangan hidrostatik dan |εxy |+|εyz |+|εxz |. Sifat-sifat ini sangat mirip dengan film tipis Ge dan dikaitkan dengan W . yang tinggi /H nilai. Akibatnya, mengacu pada Persamaan. (5) dan (6), situasi B menunjukkan nilai Δ . yang lebih kecil EDT daripada situasi A, yang mengarah ke kemungkinan besar untuk mengubah Ge menjadi bahan celah pita langsung.
a Perubahan energi total tidak termasuk perubahan energi tepi 3 Γ vs. luas penampang (garis putus-putus adalah nilai kritis minimum sekitar 136,2 nm
2
dalam situasi yang berbeda). b –e regangan hidrostatik dan |εxy |+|εyz |+|εxz | di b , c situasi A dan d , e situasi B pada nilai kritis
Karena regangan tarik tinggi di GeNW, hampir semua wilayah GeNW dapat diubah menjadi celah pita langsung. Gambar 4a menunjukkan distribusi ΔEDT dengan meningkatnya ukuran GeNW. Nilai ΔEDT turun dari atas ke bawah di GeNWs. Menariknya, minimal ΔEDT terletak di tepi bawah penampang dalam situasi B, tetapi di tengah bawah dalam situasi A. Alasan dari distribusi yang berbeda ini adalah bahwa regangan geser yang signifikan di tepi bawah dalam situasi A lebih banyak berkontribusi pada \(\Delta E_ {c}^{\mathrm {L}}\) dibandingkan pada situasi B. Untuk GeNW pada situasi B di bawah area kritis, rata-rata ΔEDT jauh lebih rendah daripada situasi A di atas area kritis seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 4b. Pada titik kritis, rata-rata ΔEDT tiba-tiba naik dari nilai 0.308 menjadi 0.137 eV. Selanjutnya, untuk bentuk yang sama, distribusi dan rata-rata ΔEDT pada dasarnya serupa, tanpa hubungan yang jelas dengan ukurannya. Untuk mengetahui hubungan inheren dengan regangan pada GeNW, kami memplot komponen regangan hidrostatik pada basis GeNW dengan lebar basal pada Gambar 5. Kurva komponen regangan hidrostatik dengan ukuran berbeda versus posisi relatif basa dalam GeNW hampir tumpang tindih kecuali untuk perbedaan di wilayah perifer. Konsekuensi yang konsisten ditemukan di εxx dan jumlah komponen geser mutlak. Jadi, nilai induksi regangan dari ΔEDT memiliki distribusi identik di GeNW dengan bentuk yang sama.
a Distribusi ΔEDT dengan peningkatan area (bilah warna menunjukkan nilai ΔEDT ). b Rata-rata ΔEDT vs daerah. Nilai kritis ditandai dengan titik merah pada sumbu area
Komponen regangan hidrostatik di dasar GeNW vs. x/w dengan lebar dasar berbeda
Selanjutnya, kami mensimulasikan pemetaan celah pita yang diinduksi regangan pada penampang GeNW lebar 40 nm yang ditunjukkan pada Gambar. 6a. Distribusi spasial celah pita diturunkan dari nilai variabel tepi pita bergantung regangan pada Γ -titik. Gambar 6b menunjukkan energi tepi pita di Γ -titik di sepanjang z -arah GeNW. Kami menemukan bahwa baik pita konduksi dan tepi pita valensi termasuk pita lubang ringan dan pita lubang berat berubah secara signifikan pada 15 nm pertama dan kemudian sedikit. Bagian atas pita lubang ringan dan berat terpisah dan cenderung bergeser ke arah yang berlawanan dengan meningkatnya regangan tarik. Dari Gambar 6a, b, celah pita meningkat secara signifikan dalam 15 nm pertama hingga mencapai sekitar 0,30 eV, kemudian sedikit berubah di sekitar nilai 0,24 eV, yang merupakan celah pita di sebagian besar wilayah GeNW. Karena maxima band lubang ringan lebih tinggi dari band lubang berat di Γ -titik di GeNW, lubang di pita valensi lebih memilih untuk menempatkan di maxima pita lubang cahaya. Dengan demikian, rekombinasi lubang elektron akan terjadi antara minimum pita konduksi dan maksimum pita lubang cahaya pada Γ -titik jika kita mengabaikan tumpang tindih dari elektron bergantung-ruang dan fungsi gelombang lubang. Menariknya, maxima pita cahaya lubang bergerak bahkan di atas minimum pita konduksi di wilayah bagian bawah NW yang ditandai sebagai kurva hitam pada Gambar. 6a dengan regangan hidrostatik lebih dari 5,0%. Celah pita negatif yang kami hitung di bawah regangan tarik tinggi dapat menyebabkan konsekuensi rumit seperti struktur pita semimetalik [31] atau terbalik [32].
a Celah pita yang bergantung pada regangan di GeNW didistribusikan berdasarkan posisi. b Energi tepi pita yang bergantung pada regangan sepanjang z arah di GeNW
Akhirnya, mobilitas elektron dan lubang akan ditingkatkan di bawah regangan yang sangat tarik di GeNW. Untuk Ge santai, transpor elektron terutama disumbangkan oleh elektron yang berdomisili di lembah-L. Ketika Ge berada di bawah regangan tarik sehingga Γ -lembah berada di bawah lembah-L seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 3a, kontribusi utama transpor elektron adalah dari Γ -lembah. Di sisi lain, partisipasi lubang yang dominan dalam pengangkutan adalah dari pita lubang cahaya di Γ -titik di bawah regangan tarik tinggi, sedangkan pita lubang berat menempati pita valensi maksimal dalam kasus santai. Karena massa efektif elektron yang jauh lebih kecil di Γ -titik selain itu pada titik-L, serta penurunan massa efektif dari maxima pita heavy hole ke maxima pita light hole, mobilitas tidak hanya elektron tetapi juga hole dapat ditingkatkan. Regangan tarik secara teoritis dapat diprediksi untuk mengurangi massa efektif elektron dan lubang di Γ -titik dalam model titik kuantum oleh Califano dan Harrison [29]. Meskipun metode perhitungan kuantitatif tidak cocok untuk model NW kami, kami secara kualitatif mengasumsikan bahwa regangan tarik dapat mengubah massa efektif pada k =0 dengan meningkatkan kelengkungan hubungan dispersi untuk k . kecil di sekitar Γ -titik. Dengan demikian, mobilitas elektron dan lubang dapat ditingkatkan dalam GeNWs yang tegang-tarik. Pita valensi yang membelah juga menginduksi kopling elektron-fonon yang kuat dan hamburan intraband [33], yang membatasi mobilitas lubang menjadi lebih rendah daripada mobilitas elektron.
Kesimpulan
Singkatnya, kami telah mengusulkan GeNW regangan tarik pada GaSb, membandingkan tiga situasi berbeda melalui perubahan energi total sebelum dan sesudah deposisi Ge. Hasilnya menunjukkan bahwa GeNW cenderung membentuk {105} permukaan sepanjang arah pertumbuhan 100〉 sebelum jumlah kritis, sedangkan terpapar oleh {110} permukaan setelah jumlah kritis. Analisis medan regangan residual dan celah pita menunjukkan bahwa bentuk yang sama memiliki distribusi yang sama baik dalam regangan maupun ΔEDT terlepas dari ukuran. Selanjutnya, regangan dalam bidang dan regangan hidrostatik berkurang tidak hanya dari tepi ke tengah tetapi juga dari bawah ke atas juga dalam semua situasi. Karena regangan tarik tinggi, hampir seluruh GeNW pada GaSb dapat diubah menjadi bahan celah pita langsung dalam dua kemungkinan situasi. Selain itu, lubang cahaya sebagian besar berpartisipasi dalam rekombinasi lubang elektron dan transportasi listrik di Γ -titik karena maxima pita lubang cahaya menjadi maxima pita valensi pada regangan tarik tinggi. Mobilitas tidak hanya elektron tetapi juga lubang dapat ditingkatkan karena penurunan massa efektif pembawa di Γ -titik ditentukan oleh regangan tarik. Performa atraktif yang diprediksi secara teoritis menyiratkan bahwa GeNWs dengan tegangan tarik menjanjikan untuk diterapkan pada optoelektronika untuk sumber cahaya dan mikroelektronika untuk perangkat berkecepatan tinggi di Si-fotonik dan elektronik, secara berurutan.
