第一原理からのバルクおよび単層CdTeにおける電荷キャリア熱化【JST・京大機械翻訳】

Yadav Dinesh; Pauly Fabian; Trushin Maxim

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202220962790180 整理番号：21P0018097

第一原理からのバルクおよび単層CdTeにおける電荷キャリア熱化【JST・京大機械翻訳】

Charge-carrier thermalization in bulk and monolayer CdTe from first principles

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発行年： 2019年10月11日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2021年03月15日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

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テルル化カドミウム(CdTe)薄膜は何十年も太陽電池プロトタイピングで使用されているが,二次元(2D)材料の最近の出現は従来のCdTe層の厚さに対する基本的限界に挑戦している。ここでは,最終的に薄い(約1nm)CdTeスラブにおける光キャリア動力学に関する理論的予測を報告する。それは,閃亜鉛鉱相中のバルク親結晶が[110]ファセットに沿って切断される時,ただ一つの単位格子厚である層に対応する。緩和時間近似(RTA)における密度汎関数理論(DFT)とBoltzmann方程式に基づくab-initio法を用いて,レーザ照射によりあるエネルギーに励起された電荷キャリアの熱化時間を決定した。著者らの計算は,最初のBrillouinゾーン(BZ)におけるすべてのフォノン分枝から生じる寄与を含み,電子-フォノン散乱によるすべての関連するバンド内およびバンド内キャリア遷移を捕獲する。CdTe結晶がバルクから単分子層に薄くなると,光キャリア熱化時間は,正孔に対して1桁,電子に対して3桁の大きさで強く減少することを見出した。最も驚くべきことに,電子熱化時間は,伝導バンド最小(CBM)から計数するとき,約0.5eVまでの電子過剰エネルギーに依存しない。この特異な挙動を,2D極限において一定の状態密度(DOS)をもたらす縮退およびほぼ放物線の最低伝導バンドに関連づけた。著者らの知見は,性能を改善するために非平衡光励起キャリアを用いる新しいCdTeベースの光電子デバイスを設計するのに有用である。【JST・京大機械翻訳】

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