基于精确自动化框架的第一性原理二维材料迁移率计算
材料科学
2018-12-05 v2
摘要
我们提出一种在精确且自动化的框架中计算二维材料输运性质的第一性原理方法。我们在适当的二维设置中使用密度泛函微扰理论，第三方向采用开放边界条件。材料通过平面对电荷的场效应进行充电。在该方法中，我们获得的电子-声子矩阵元固有地考虑了维度和掺杂效应，无需后处理修正。这种处理凸显了一些意想不到的后果，例如过渡金属硫族化合物中电子-声子耦合随掺杂而增加。我们广泛利用对称性并识别相关电子态的口袋，以最小化需计算的电子-声子相互作用数量；随后将积分微分 Boltzmann 输运方程线性化并在弛豫时间近似之外求解。我们将整个流程应用于一组经过大量研究、具有多样化电子和振动能带结构的材料：电子掺杂的 MoS2、WS2、WSe2、磷烯、砷烯，以及空穴掺杂的磷烯。其中，空穴掺杂磷烯具有最高迁移率，室温值约为 600 cm^2/(Vs)。最后，我们确定了最影响声子限制迁移率的因素，如电子和空穴口袋的数量及各向异性，以更广泛地理解二维材料高迁移率背后的驱动力。
引用
@article{arxiv.1808.10808,
title = {Mobility of 2D materials from first principles in an accurate and automated framework},
author = {Thibault Sohier and Davide Campi and Nicola Marzari and Marco Gibertini},
journal= {arXiv preprint arXiv:1808.10808},
year = {2018}
}
备注
24 pages, 15 figures