自由载流子屏蔽开启钙锂锓氧化物 CaSnO$_3$ 高电子迁移率
材料科学
2025-09-10 v1
摘要
碱金属锂锓化合物已成为透明导电氧化物的热门候选材料，由于其宽带隙和高室温电子迁移率。其中，CaSnO 拥有最宽的带隙，但报告的迁移率差异很大且高度取决于样品，导致其内在极限尚不清晰。本文采用能量为中心的方法，对 CaSnO 中电子迁移率进行了 ab initio 计算，涵盖多个温度和掺杂水平，显式考虑自由载流子在电子-声子相互作用中的屏蔽作用。我们确定限制迁移率的主要机制为长程纵向光声子散射，该散射在高掺杂情况下因自由载流子屏蔽而显著抑制，从而导致声子极限迁移率提升。虽然离子杂质散射在载流子浓度达到约 10 cm 时呈现为竞争机制，但声子散射的降低占主导地位，迁移率实现净增长，预测的室温迁移率约为已知最高实验报告值的数倍。我们的工作凸显了 CaSnO 中未被充分利用的导电性，确立其作为透明和高功率电子器件的强大 ultrawide bandgap 半导体材料。
引用
@article{arxiv.2509.00307,
title = {Free-carrier screening unlocks high electron mobility in ultrawide bandgap semiconductor CaSnO$_3$},
author = {Jiayi Gong and Chuanyu Zhang and Wenjie Hu and Jin-Jian Zhou},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.00307},
year = {2025}
}
备注
5 pages, 4 figures, accepted by Appl. Phys. Lett