用于高性能场效应晶体管应用的单层MoS2材料体系中的磁输运

尽管单层MoS2作为晶体管沟道材料展现出良好前景，其电子输运仍受到若干外在因素的显著制约。本文旨在揭示单层MoS2中电输运与磁输运的潜在机制。为了定量解释不同衬底材料上单层MoS2的磁输运行为、识别潜在瓶颈并为后续改进提供指导，我们给出了扩散极限下磁输运性质的深入分析。我们的计算在悬浮单层MoS2及不同衬底上的MoS2上进行，并考虑了远程杂质以及本征与非本征声子散射机制。我们在宽温度、载流子浓度与磁场范围内计算了霍尔迁移率、电导率张量元、霍尔因子与磁电阻等关键输运参数。霍尔因子是计算载流子浓度与漂移迁移率的关键量，我们表明对于室温下悬浮单层MoS2，在0.001至1特斯拉磁场范围内霍尔因子值约为1.43，明显偏离通常的单位值。相比之下，各种衬底上的霍尔因子趋近于理想单位值，并随磁场与温度保持稳定。我们还表明，Al2O3衬底上的MoS2是霍尔效应探测器的良好选择。此外，磁电阻在较小磁场下随磁场强度增大而增加，并在较高磁场下达到饱和。所提出的理论模型定量刻画了迁移率及各类磁电阻系数随温度、载流子密度与磁场的标度关系。