高通量筛选2D材料确定单层WS$_2$为潜在的超高迁移率半导体
材料科学
2025-04-24 v1
摘要
2D半导体为下一代电子器件提供了取代硅的有前景的路径。尽管存在诸多优势,2D材料具有原子尖锐的表面,可实现将通道厚度缩小至单层极限的规模化。然而,这些材料的载流子迁移率较低且接触电阻高于3D半导体,这使得在规模化实现高性能器件方面具有挑战。本 work通过结合高通量筛选策略与基于ab initio玻尔兹曼运输方程的最新计算方法,寻找高迁移率2D材料。我们的分析确定了一种已知的过渡金属硫化物——单层WS——为最有希望的2D半导体,若实现欧姆接触和低缺陷密度,其在室温下可达超过1300 cm/Vs的超高空穴迁移率。我们 work还强调了进行完整的ab initio运输计算以实现预测精度的重要性,包括自旋轨道耦合、准粒子校正、偶极子和四极子长程电子-声子相互作用以及点缺陷和延伸缺陷的散射。
引用
@article{arxiv.2504.16208,
title = {High-throughput screening of 2D materials identifies p-type monolayer WS$_2$ as potential ultra-high mobility semiconductor},
author = {Viet-Anh Ha and Feliciano Giustino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.16208},
year = {2025}
}