掺杂诱导电子-声子耦合对二维半金属三磷化物热输运的大幅调控
材料科学
2023-08-09 v1 介观与纳米尺度物理
应用物理
计算物理
摘要
近期研究表明新型二维三磷化物半导体具有高载流子迁移率和可观的热电性能，而二维半金属三磷化物的载流子输运行为此前从未被阐明。本文利用第一性原理计算和Boltzmann输运理论，揭示电子-声子耦合可较为显著，从而大幅抑制电子掺杂BP3和CP3中的电子与声子输运。褶皱结构中弯曲声学声子模的本征热输运能力因强面外声子散射而大受抑制，导致BP3和CP3在室温下声子热导率分别低至1.36和5.33 W/(mK)；在高掺杂水平下，电子增强的散射使BP3和CP3的声子热导率进一步分别降低71%和54%。相反，电子热导率随掺杂浓度增加呈非单调变化，源于电子-声子散射率与电子群速度之间的竞争。值得注意的是，重掺杂效应诱导的强声子散射大幅抑制电子输运，使电子热导率降至与声子热导率相当的量级。本工作揭示了半金属三磷化物单层的电子与声子输运性质，并为利用掺杂诱导电子-声子耦合效应调控载流子输运提供了有效途径。
引用
@article{arxiv.2303.04060,
title = {Large modulation of thermal transport in 2D semimetal triphosphides by doping-induced electron-phonon coupling},
author = {Yongchao Rao and C. Y. Zhao and Lei Shen and Shenghong Ju},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.04060},
year = {2023}
}