Estructura de bandas electrónica y parámetros de masa efectiva de aleaciones Ge1-xSnx

Este trabajo investiga las estructuras de bandas electrónicas de aleaciones Ge1-xSnx en bloque utilizando el método de pseudopotencial empírico (EPM) para la composición de Sn x variando de 0 a 0.2. Los factores de forma ajustables del EPM fueron calibrados para reproducir las características de las bandas que coinciden bien con los datos experimentales reportados. Basado en los factores de forma de pseudopotencial ajustados, se calcularon las estructuras de bandas de las aleaciones Ge1-xSnx a lo largo de líneas de alta simetría en la zona de Brillouin. Las masas efectivas en los bordes de las bandas se extrajeron utilizando un ajuste de línea parabólica. Luego, se derivaron los parámetros de curvatura de las masas efectivas de huecos y electrones ajustando la masa efectiva a diferentes composiciones de Sn mediante un polinomio cuadrático. Se examinaron las masas efectivas de huecos y electrones para las aleaciones Ge1-xSnx en bloque a lo largo de direcciones específicas u orientaciones en varios planos de cristal. Además, empleando el Hamiltoniano de masa efectiva para semiconductores de diamante, la dispersión en el borde de la banda en el punto Γ calculada por el método de 8 bandas k.p. se ajustó a lo que se obtiene del enfoque EPM. También se derivaron los parámetros tipo Luttinger para las aleaciones Ge1-xSnx. Estos se obtuvieron ajustando los parámetros de masa efectiva del método k.p para que la estructura de banda k.p se ajustara a la del EPM. Estas masas efectivas y los parámetros de Luttinger derivados son útiles para el diseño de dispositivos ópticos y electrónicos basados en aleaciones Ge1-xSnx.