极端有效质量材料的第一性原理筛选
材料科学
2025-12-02 v1 计算物理
摘要
载流子有效质量是材料电子结构的基本描述符，可用于评估电子器件性能，或用于筛选热电材料和透明导体。在此，我们对约20,000种来自Materials Cloud 3D结构数据库的实验已知三维化学计量无机物进行了高通量计算筛选。通过结合密度泛函理论计算和最大局域化Wannier函数，我们能够在恒弛豫时间近似下从Boltzmann输运方程计算电子和空穴的完整电导有效质量张量。该方法捕捉了标准抛物线拟合所忽略的能带非抛物性、各向异性和谷简并度效应。筛选识别出一组表现出极端电子特性的候选材料，从超低到超大的有效质量，后者与平带物理相关。我们通过恢复已建立的高迁移率半导体来验证该工作流程，并突出了有前景的新型候选材料。此外，我们根据质量各向异性对材料进行分类，并讨论了室温下窄带隙区域定义电导有效质量的物理极限。所得数据集为在新化学空间中搜索高性能材料提供了系统路线图。
引用
@article{arxiv.2512.01631,
title = {First-principles screening of materials with extreme effective masses},
author = {Szymon Błazucki and Junfeng Qiao and Nicola Marzari},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.01631},
year = {2025}
}
备注
8 pages, 4 figures