应变 GeSn 中的合金散射与 n 型迁移率的第一性原理计算
材料科学
2025-02-03 v1
摘要
我们采用第一性原理电子结构理论来确定 n 型 GeSn 合金中内离加子和跨谱的电子-合金散射参数。这些参数用于通过松弛时间近似中的第一迭代 Boltzmann 输运方程来确定 GeSn 在 300K 和 15K 时的合金散射对 n 型电子迁移率的贡献。对于无应变 GeSn，我们发现要实现电子迁移率高于 Ge 的迁移率，需要 Sn 掺杂浓度至少为 13.5%。我们的结果表明，GeSn 的迁移率可比 Ge 的迁移率高达 25 倍，或达到 cm/(Vs)。在 15K 时，Ge 中掺入少于 6% 的 Sn 即可使其迁移率恒等，这表明 GeSn 有潜力作为高迁移率 2D 电子气应用。对 GeSn 施加 biaxial 拉伸应变可进一步提高迁移率，且在不应变 GeSn 时所需的更低 Sn 掺杂浓度即可实现。
引用
@article{arxiv.2410.14478,
title = {First-Principles Calculation of Alloy Scattering and n-type Mobility in Strained GeSn},
author = {Kevin Sewell and Felipe Murphy-Armando},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.14478},
year = {2025}
}