类石墨烯四元化合物 SiBCN：第一性原理研究预测的新型宽直接带隙半导体
介观与纳米尺度物理
2017-06-05 v1
摘要
由于缺乏二维硅基半导体，且现代工业中大多数元件和器件都制造在单晶硅或硅基衬底上，设计二维硅基半导体备受期待。本工作结合群体结构搜索方法与密度泛函理论，发现了一种具有类石墨烯结构的四元化合物 SiBCN，并如预期显示出宽直接带隙。其带隙约为 2.63 eV，恰好介于备受关注的半导体 SiC（~2.20 eV）和 GaN（~3.39 eV）之间。值得注意的是，进一步计算表明 SiBCN 具有高载流子迁移率，电子和空穴迁移率分别约为 5.14×10^3 和 13.07×10^3 cm²V⁻¹s⁻¹。此外，从头算分子动力学模拟还显示，即使在 2000 K 的极高温度下，SiBCN 的类石墨烯结构也能很好地保持。本工作表明，设计多组分硅化物可能是寻找能与现有硅基衬底良好匹配的新型硅基低维半导体的一条可行途径。
引用
@article{arxiv.1703.03893,
title = {Graphene-like quaternary compound SiBCN: a new wide direct band gap semiconductor predicted by a first-principles study},
author = {Yan Qian and Haiping Wu and Erjun Kan and Kaiming Deng},
journal= {arXiv preprint arXiv:1703.03893},
year = {2017}
}