Carta

 

Electronic band structure of (001)-semiconductor surfaces: the frontier-induced semi-infinite-medium states

 

D. Olguín and R. Baquero

 

Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, 07300 México D.F.

 

Recibido el 8 de julio de 2002.
Aceptado el 20 de septiembre de 2002.

 

Abstract

In previous work we have discussed the valence band electronic structure of the (001) oriented semi-infinite medium of the II-VI wide band gap zinc-blende semiconductor compounds. We have found three characteristic surface resonances besides the known bulk bands (heavy hole, light hole and spin-orbit bands). Two of these resonances correspond to the anion-terminated surface and the third one to the cation terminated surface. Furthermore, we have shown that three non dispersive (001)-surface-induced bulk states, in the Γ— Κ direction of the 2D Brillouin zone, are also characteristic of these systems. To identify these states, from other known surface states, we have called them frontier-induced semi-infinite-medium states. In order to continue with the description of these systems, we review the main characteristics of the electronic structure of the (001)-surfaces and we present a detailed theoretical discussion of the frontier-induced semi-infinite-medium states. We use tight binding Hamiltonians and the well-known Surface Green's Function Matching method to calculate the electronic surface band structure.

Keywords: Electronic states; surface resonances; tight-binding method.

 

Resumen

En un trabajo previo hemos calculado la estructura electrónica de bandas de las superficies orientadas en la dirección (001) de compuestos semiconductores de la familia II-VI. De ese trabajo hemos hallado que, además de las bandas de volumen conocidas (bandas de huecos pesados, huecos ligeros y espín-órbita), existen en estos sistemas tres resonancias de superficie. Dos de estas resonancias están asociadas con una superficie terminada en anión, y la tercera resonancia se asocia con la terminación catión de la superficie. También, hemos hallado que existen tres estados electrónicos localizados en valores de energía que no presentan dispersión como función del vector de onda en estos sistemas bidimensionales. Para identificar estos estados hemos propuesto el nombre de estados de frontera inducidos por un medio semi-infinito. Con el interés de continuar el estudio de estos sistemas, en el presente trabajo hacemos una revisión del estado del arte de la estructura electrónica de bandas de las superficies semiconductoras orientadas en la dirección (001), y presentamos un estudio teórico detallado de los estados frontera inducidos por un medio semi-infinito. Para nuestro análisis utilizamos el método de enlace fuerte y el método empalme de la función de Green de superficie en el cálculo la estructura electrónica de bandas de la superficie.

Descriptores: Estados electrónicos; resonancias de superficie; método de enlace fuerte.

 

PACS: 71.15.Ap: 73.20.At

 

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