二维材料迁移率精确高效计算的准则

新兴二维 (2D) 材料为电子应用带来了前所未有的机遇。高性能器件的设计需要准确预测 2D 材料中的载流子迁移率，这可以通过最先进的 $ab~initio$ 计算获得。然而，多种因素会影响计算准确性，导致对迁移率的估计相互矛盾。在本工作中，以精确高效的 $ab~initio$ 计算为目标，使用 Boltzmann 输运方程报告了 III-V 单层的输运性质，并系统研究了赝势、四极校正、Berry 联络和自旋轨道耦合 (SOC) 对迁移率的影响。我们的发现如下：(1) 在赝势中包含半芯态对于获得准确计算很重要。(2) 在处理长程场时，由动态四极和 Berry 联络引起的变化可分别达到 40% 和 10%。(3) 对于具有多峰能带的材料，SOC 的影响可达 100%。重要的是，尽管 SOC 显著改变了电子波函数，但它对动力学矩阵和散射势变化的影响微乎其微。因此，全相对论电子计算与标量相对论声子计算的结合可以在准确性和成本之间取得良好的平衡。本工作比较了计算方法，为 2D 半导体中迁移率的精确高效计算提供了准则。