量子科技中心_量科网

精确的能带偏移量对于应变Si/Si1-xGex和Ge/Si1-xGex异质结构中形成的量子阱、量子点等纳米结构的预测性连续介质建模至关重要。目前针对这些体系的实验偏移数据在非端点组分区域仍十分匮乏，使得组分依赖性设计面临困难。该研究团队采用原子尺度第一性原理密度泛函理论，计算了0≤x≤1全组分范围内的价带和导带偏移量。研究通过特殊准随机结构处理随机合金效应，从厚周期超晶格的宏观平均Kohn-Sham局域势中提取界面排列项，基于元素分辨的Mulliken权重计入价带自旋轨道耦合效应，并利用屏蔽杂化Heyd-Scuseria-Ernzerhof泛函对导带边缘进行修正。所得偏移量呈现出超越前人工作中线性模型的显著组分非线性特征，与实验基准数据吻合，并重现了弛豫合金带隙中高Ge组分区的斜率变化现象。研究还提供了可直接用于模拟的解析拟合表达式，为现代量子技术器件的实用化设计提供了便利。