BX（X = P, As, Sb）单层中异常高的声子限制载流子迁移率
材料科学
2022-04-26 v1
摘要
具有可与三维（3D）Si或GaAs相比的高迁移率的理想二维（2D）半导体仍然缺乏，阻碍了高性能2D器件的发展。在这项工作中，利用第一性原理计算并考虑所有电子-声子耦合，我们表明具有蜂窝晶格的单层BX（X = P, As, Sb）具有本征声子限制载流子迁移率，在室温下达到1200-14000 的创纪录高值。尽管这些体系是极性的且能带边位于具有多个谷的K点，这三种体系异常地具有小的载流子散射率。详细分析表明，谷内散射和两个等价K点之间的谷间散射都较弱，这可从电子能带与声子谱之间的大失配以及受抑制的电子-声子耦合强度来理解。此外，我们揭示了从BP到BAs再到BSb迁移率增加的普遍趋势，并得出结论：更小的有效质量、更大的声速、更高的光学声子能量、较重的原子质量以及面外轨道往往导致电子与声子能带之间小的匹配、小的电子-声子耦合强度，从而高的迁移率。我们的工作表明2D半导体可实现与3D GaAs相当的载流子迁移率，从而为2D高性能电子器件打开了大门。
引用
@article{arxiv.2204.11419,
title = {Exceptionally high phonon-limited carrier mobility in BX (X = P, As, Sb) monolayers},
author = {Shiru Song and Shixu Liu and Yuting Sun and Ji-Hui Yang and Xin-Gao Gong},
journal= {arXiv preprint arXiv:2204.11419},
year = {2022}
}
备注
25 pages, 8 figures