利用光致发光光谱分析法测定金刚石的费米能级

电子能带结构和费米能级为理解固体的电子特性提供了关键信息。在半导体中,费米能级位置由施主与受主浓度决定。对于金刚石而言,费米能级与施主-受主浓度之间呈现高度非线性关系,因此通过实验测定费米能级具有重要意义。本研究提出了一种基于光致发光(PL)测量的金刚石费米能级测定方法。Deák等学者通过密度泛函理论(DFT)研究[文献引用]揭示了负电荷态(NV-)与中性态(NV0)氮空位中心的形成能与费米能级之间的关系。本方法通过PL光谱分析测得NV-与NV0中心的相对丰度,结合DFT计算结果,最终确定金刚石样品的费米能级。此外,研究团队还展示了该方法在多个金刚石样品中研究NV中心自旋相干性及电荷态转换稳定性的应用。该工作进一步将该测定方法拓展至金刚石中硅空位(SiV)中心的费米能级测定。这种基于PL的测试方法具有高空间分辨率和快速时间响应优势,即便在极端环境下仍可实施,并可推广应用于多种宽带隙半导体的费米能级测定。

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提交arXiv: 2026-04-28 01:04

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