Temperature-dependent band gaps in several semiconductors: from the role of electron–phonon renormalization

凝聚态物理 带隙 半导体 声子 离子键合 钻石 重整化 材料科学 电子 化学 物理 离子 量子力学 光电子学 复合材料
作者
Yiming Zhang,Ziyu Wang,Jinyang Xi,Jiong Yang
出处
期刊:Journal of Physics: Condensed Matter [IOP Publishing]
卷期号:32 (47): 475503-475503 被引量:39
标识
DOI:10.1088/1361-648x/aba45d
摘要

Temperature dependence of band gap is one of the most fundamental properties for semiconductors, and has strong influences on many applications. The renormalization of the band gap at finite temperatures is due to the lattice expansion and the phonon-induced atomic vibrations. In this work, we apply the recently-developed electron–phonon renormalization (EPR) method to study the temperature-dependent band gap in some classical covalent (diamond, Si, and SiC) and ionic semiconductors (MgO and NaCl). The contributions from both the lattice expansion and the phonon-induced atomic vibrations at finite temperatures are considered. The results show that the band gaps Eg all decrease as temperature T increases, consistent with the experiments and other theoretical studies (e.g., from 0 K to 1500 K, the reductions are ∼0.451 eV for diamond and ∼1.148 eV for MgO, respectively). The covalent compounds investigated show weaker temperature dependences of Egs than the ionic compounds, due to the much weaker lattice expansions and therefore low contributions from these. The zero-point motion effect has greater influence on the band gap in semiconductors with light atoms, such as diamond (reduction ∼0.437 eV), due to larger atomic displacements. By decomposing the EPR effect into respective phonon modes, it is found that the high-frequency optical phonon vibrations dominate the temperature-dependent band gap in both covalent and ionic compounds. Our work provides the fundamental understandings on the temperature-dependent band gaps caused by lattice dynamics.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
量子星尘发布了新的文献求助10
1秒前
Jason完成签到,获得积分10
3秒前
4秒前
susie发布了新的文献求助10
4秒前
酷波er应助cindy采纳,获得10
4秒前
6秒前
7秒前
悦栀关注了科研通微信公众号
7秒前
Alexendrial_kai完成签到,获得积分10
8秒前
111发布了新的文献求助10
8秒前
kellyH完成签到,获得积分10
8秒前
Jason发布了新的文献求助10
8秒前
草莓苹果完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
口袋小镇发布了新的文献求助30
9秒前
画卷完成签到 ,获得积分10
9秒前
11秒前
今后应助TCA循环采纳,获得10
11秒前
蛇山黄鹤发布了新的文献求助20
11秒前
夸父完成签到,获得积分10
11秒前
忧心的洙完成签到,获得积分10
12秒前
13秒前
14秒前
14秒前
含蓄的静竹完成签到 ,获得积分10
14秒前
努力让自己爱科研的小刘完成签到,获得积分10
14秒前
Ashuno发布了新的文献求助10
14秒前
15秒前
15秒前
淡然柚子发布了新的文献求助10
15秒前
CAOHOU应助徐佳达采纳,获得10
15秒前
kellyH发布了新的文献求助10
16秒前
斯文败类应助谭沁瑶采纳,获得10
16秒前
16秒前
stiger应助ylmc采纳,获得20
17秒前
于淑婷完成签到,获得积分10
17秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
17秒前
puzhongjiMiQ发布了新的文献求助10
18秒前
puzhongjiMiQ发布了新的文献求助10
18秒前
puzhongjiMiQ发布了新的文献求助10
18秒前
高分求助中
2025-2031全球及中国金刚石触媒粉行业研究及十五五规划分析报告 40000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Introduction to strong mixing conditions volume 1-3 5000
Agyptische Geschichte der 21.30. Dynastie 3000
Les Mantodea de guyane 2000
Clinical Microbiology Procedures Handbook, Multi-Volume, 5th Edition 2000
„Semitische Wissenschaften“? 1510
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5749652
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 5460000
关于积分的说明 15364278
捐赠科研通 4889098
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2628929
邀请新用户注册赠送积分活动 1577176
关于科研通互助平台的介绍 1533851