Gamma-Graphynes 中的载流子迁移率：一种计算方法
材料科学
2025-05-28 v1
摘要
Graphynes 是一类二维碳同素异形体，展现出与石墨烯相似的优异电子特性，但具有本征带隙，使其在半导体应用中极具前景。乙炔键的引入允许对其性质进行系统调控。然而，Graphynes 的理论表征在计算上依然极具挑战，特别是对于电声耦合（Electron-Phonon Coupling, EPC）分析。在此，我们在 DFTBephy 框架内采用密度泛函紧束缚方法，为计算 EPC 和输运性质提供了一种高效且精确的方法。我们研究了 Graphynes 的结构、力学、电子和输运性质，并比较了使用恒定弛豫时间近似和自能弛豫时间近似（SERTA）的输运计算，以及基于抛物线带和 Kane 带近似的解析模型。对于 Graphyne，空穴（电子）的 SERTA 弛豫时间为 0.63 (1.69) ps。在 Graphdiyne 中，空穴（电子）的弛豫时间为 0.04 (0.14) ps。Graphyne 中空穴迁移率在 10 cmVs 量级，而电子迁移率高达 10 cmVs。在 Graphdiyne 中，两类载流子的迁移率均在 10 cmVs 量级。Graphyne 在室温下的声子限制迁移率介于石墨烯和 MoS 之间，而在 Graphdiyne 中，它们与 MoS 相当。
引用
@article{arxiv.2505.21234,
title = {Charge Carrier Mobilities in gamma-Graphynes: A computational approach},
author = {Elif Unsal and Alessandro Pecchia and Alexander Croy and Gianaurelio Cuniberti},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.21234},
year = {2025}
}