二维Si:P $\delta$掺杂层中的电子输运
介观与纳米尺度物理
2013-03-21 v1 材料科学
摘要
我们理论研究了受带电掺杂剂散射限制的Si:P 掺杂层中的二维电子输运。由于载流子密度近似等于掺杂杂质密度，密度依赖的输运行为与已充分研究的二维Si-MOSFET（其中载流子密度与杂质密度无关）有本质不同。我们发现Si:P系统的密度依赖迁移率呈现非单调行为，与Si-MOSFET中观察到的非单调性完全相反——在Si:P系统中，迁移率首先随密度增加而下降，然后在典型密度 cm以上随密度增加而缓慢增加（相比之下，Si MOSFET中迁移率通常先随密度增加而增加，然后在高密度下由于表面粗糙度散射占主导而缓慢下降）。在低密度极限（或强屏蔽极限）下，迁移率随密度增加而反比下降，但在高密度极限（或弱屏蔽极限）下，由于二维层的有限宽度效应，迁移率缓慢增加。在中间密度区域（，其中、和分别是层的约束宽度、费米波矢和托马斯-费米屏蔽波矢），密度依赖的迁移率近似为常数，处于最小值。然而，计算的平均自由程随密度单调增加。我们还比较了与迁移率相关的输运散射时间和与量子能级展宽相关的单粒子弛豫时间，发现输运散射时间可能远大于单粒子散射时间，这与Si MOSFET中两者近似相等不同。
引用
@article{arxiv.1211.1985,
title = {Electronic transport in two dimensional Si:P $\delta$-doped layers},
author = {E. H. Hwang and S. Das Sarma},
journal= {arXiv preprint arXiv:1211.1985},
year = {2013}
}
备注
9 pages, 5 figures