論文の概要: Radiative electronic bound states in the continuum from defects in semiconductors
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.26841v1
- Date: Tue, 26 May 2026 10:55:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-27 17:51:41.895875
- Title: Radiative electronic bound states in the continuum from defects in semiconductors
- Title（参考訳）: 半導体の欠陥から連続体における放射性電子束縛状態
- Authors: Seong Yun Hong, Liang Z. Tan, Ki Hoon Lee, Youngho Kang, Yeonghun Lee,
- Abstract要約: 局所欠陥状態は連続体中の放射性電子束縛状態をホストできることを示す。
その結果, 連続埋込み欠陥状態の安定化機構を明らかにし, 欠陥ベース光学系設計のパラダイムとして電子BICを確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7829352305480287
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Continuum-buried defect states in semiconductors are generally expected to be optically inactive due to their strong coupling to continuum bands. Here, we show that such defects can instead host radiative electronic bound states in the continuum (BICs), using the silicon G-center as a prototypical example. Hybrid-functional first-principles calculations with a Hubbard $U$ correction reveal that a localized defect state, initially buried below the valence band maximum (VBM) in the ground state, undergoes exchange-driven energy-level reordering under optical excitation and shifts above the VBM. This exchange-induced transition suppresses nonradiative decay and enables robust radiative emission. By computing temperature-dependent nonradiative lifetimes and comparing them with experimental photoluminescence (PL) lifetimes, we quantitatively reproduce the observed temperature dependence of the emission. These results uncover a stabilization mechanism for continuum-embedded defect states and establish electronic BICs as a general paradigm for designing defect-based optical systems, including quantum emitters and qubits.
- Abstract（参考訳）: 半導体の連続埋蔵欠陥状態は、一般に、連続体バンドとの強い結合のために光学的に不活性であることが期待されている。
ここでは, シリコンG中心を原型例として, 連続体(BIC)の放射電子束縛状態をホストできることを示す。
ハバード$U$補正によるハイブリッド機能第一原理計算により、最初は原子価帯の最大値(VBM)の下に埋もれた局所的な欠陥状態が、光励起の下で交換駆動エネルギーレベルのリオーダーを受け、VBMより上へシフトすることを明らかにする。
この交換誘起遷移は非放射性崩壊を抑制し、ロバストな放射放出を可能にする。
温度依存性の非放射寿命を計算し、実験光ルミネッセンス(PL)寿命と比較することにより、放射の観測温度依存性を定量的に再現する。
これらの結果は、連続体埋め込み欠陥状態の安定化機構を明らかにし、量子エミッタや量子ビットを含む欠陥ベースの光学系を設計するための一般的なパラダイムとして電子BICを確立する。
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