論文の概要: Inter- and intra-band Coulomb interactions between holes in silicon nanostructures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.01332v2
• Date: Fri, 1 Oct 2021 16:24:07 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-30 02:16:56.572142
• Title: Inter- and intra-band Coulomb interactions between holes in silicon nanostructures
• Title（参考訳）: シリコンナノ構造の孔間及びバンド内クーロン相互作用
• Authors: Andrea Secchi, Laura Bellentani, Andrea Bertoni, and Filippo Troiani
• Abstract要約: シリコン中のホールに対する相互作用ハミルトニアンの6バンドエンベロープ関数スキームにおける導出について述べる。 クーロン相互作用による散乱過程はバンド内およびバンド間の両方であることが示されている。 長距離限界では、有効ポテンシャルはスクリーニングされたクーロンポテンシャルに傾向があり、純粋にバンド内になる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We present a full derivation of the interaction Hamiltonian for holes in silicon within the six-band envelope-function scheme, which appropriately describes the valence band close to the $\boldsymbol{\Gamma}$ point. The full structure of the single-hole eigenstates is taken into account, including the Bloch part. The scattering processes caused by the Coulomb interaction are shown to be both intraband and interband, the latter being mostly short-ranged. In the asymptotic long-range limit, the effective potential tends to the screened Coulomb potential, and becomes purely intraband, as assumed in previous models. We apply our model to compute the excitation spectra of two interacting holes in prototypical silicon quantum dots, taking into account different dielectric environments. It is shown that, in the highly screened regime, short-range interactions (both intra- and inter-band) can be very relevant, while they lose importance when there is no screening other than the one proper of the bulk silicon crystal. In the latter case, we predict the formation of hole Wigner molecules.
• Abstract（参考訳）: 我々は6バンド包絡関数スキーム内のシリコンのホールに対する相互作用ハミルトニアンの完全な導出を示し、これは$\boldsymbol{\gamma}$ pointに近い価数帯を適切に記述する。 単一ホール固有状態の完全な構造は、ブロッホ部分を含む考慮される。 クーロン相互作用による散乱過程はバンド内およびバンド間の両方であり、後者はほとんど短距離である。 漸近的長距離限界では、有効ポテンシャルはスクリーニングされたクーロンポテンシャルに傾向があり、以前のモデルで仮定された純粋にバンド内になる。 原型シリコン量子ドットにおける2つの相互作用するホールの励起スペクトルの計算に本モデルを適用し,異なる誘電環境を考慮した。 高い遮蔽状態下では, バルクシリコン結晶以外のスクリーニングがなければ, 短距離相互作用(バンド内相互作用とバンド間相互作用の両方)は非常に重要であり, 重要度が低下することが示されている。 後者の場合、ホールウィグナー分子の形成を予測する。

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