具有闪锌矿到纤锌矿晶体相变特性的超薄GaP纳米天线的光学响应

《Crystal Growth & Design》：Optical Response of Ultrathin GaP Nanoantenna with Zincblende-to-Wurtzite Crystal Phase Transitions

GaP纳米线晶体相变影响光学响应，通过MBE生长调控V/III flux与温度实现相变。阴极荧光与拉曼光谱结合电镜表征显示：WZ相10K下存在2.141eV束缚激子峰，ZB相因晶格缺陷产生2.15-2.28eV新峰，经一维Schrodinger-Poisson模型计算证实为异质结量子阱，揭示了结构缺陷与光物理关联。

　　

III-V族半导体纳米线（NWs）的晶体结构取决于生长条件，如V/III原子流量比和生长温度，这些条件有助于实现晶体相工程。例如，根据生长条件的不同，GaP纳米线可能呈现间接带隙的闪锌矿（ZB）相或直接带隙的纤锌矿（WZ）相。在本研究中，我们研究了通过分子束外延法生长的GaP纳米线的光学响应，发现这些纳米线在ZB相和WZ相之间会发生晶体相变。空间分辨的阴极发光和拉曼测量结果显示的光谱变化与电子显微镜所绘制的晶体结构一致。具体而言，WZ相GaP在10 K时的发光特征是能量为2.141 eV的束缚激子，而孪晶结构的ZB相GaP则显示出能量在2.15–2.28 eV范围内的峰值，这些峰值在以往的文献中尚未被报道过。我们将这些未知峰值归因于由紧密排列的孪晶界面形成的耦合量子阱（QWs），并使用一维薛定谔-泊松求解器计算了相关的跃迁能量。此外，我们还观察到孪晶结构ZB相GaP中存在由两个缺陷能级促进的复合现象。这些结果证明了利用光谱方法对纳米线晶体结构和缺陷进行表征的可行性。