ScN 中电子输运的第一性原理研究

Sai Mu; Andrew J. E. Rowberg; Joshua Leveillee; Feliciano Giustino; Chris G. Van de Walle

doi:10.1103/PhysRevB.104.075118

ScN 中电子输运的第一性原理研究

材料科学 2021-08-18 v1

作者: Sai Mu , Andrew J. E. Rowberg , Joshua Leveillee , Feliciano Giustino , Chris G. Van de Walle

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摘要

我们基于密度泛函理论研究了岩盐结构 ScN 的导带结构与电子迁移率。第一性原理能带结构使我们能够获得作为能量函数的能带速度与有效质量。通过显式计算依赖于 $q$ 的电子-声子矩阵元并包含长程静电相互作用，评估了电子-声子散射。使用随机相位近似评估了自由载流子屏蔽对电子输运的影响。我们发现当载流子浓度超过 10 $^{20}$ cm $^{-3}$ 时电子迁移率显著增强。我们计算得到 ScN 在低载流子浓度下室温电子迁移率为 587 cm $^2$ /Vs。当载流子浓度增加时，电子迁移率在 $n=10^{19}$ cm $^{-3}$ 附近开始显著下降，并在 $n=10^{21}$ cm $^{-3}$ 时降至 240 cm $^2$ /Vs。我们还探讨了 (111) 和 (100) 取向 ScN 薄膜中应变的影响。对于 (111) 薄膜，我们发现 1.0\% 压缩外延应变使面内迁移率增加 72 cm $^2$ /Vs，面外迁移率增加 50 cm $^2$ /Vs。对于 (100) 薄膜，1.0\% 压缩外延应变使面外迁移率增加多达 172 cm $^2$ /Vs，但对面内迁移率影响微弱。我们的研究揭示了不同电子浓度下 ScN 中的电子输运，并展示了应变工程如何提高电子迁移率。

关键词

电子输运 ScN 密度泛函理论电子-声子散射应变工程电子迁移率

引用

@article{arxiv.2105.07323,
  title  = {First-principles study of electron transport in ScN},
  author = {Sai Mu and Andrew J. E. Rowberg and Joshua Leveillee and Feliciano Giustino and Chris G. Van de Walle},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.07323},
  year   = {2021}
}

备注

12 pages, 11 figures

ScN 中电子输运的第一性原理研究

摘要

关键词

引用

备注

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