宽禁带 GaN 与 AlN 中显著的声子拖曳效应
材料科学
2023-06-28 v1
摘要
对 III 族氮化物半导体电学与热输运性质的透彻理解,对其电子与热电应用至关重要。尽管已有大量研究,这些输运性质通常在不考虑电子与声子间非平衡耦合效应的情况下计算,而基于此类半导体的器件中存在高电场与高热流,使得该耦合效应在 III 族氮化物半导体中尤为强烈。本工作中,我们通过求解具有第一性原理散射参数的完全耦合电子与声子玻尔兹曼输运方程,系统考察了 GaN 与 AlN 中的声子拖曳效应(即非平衡声子与电子间的动量交换)及其对电荷迁移率与塞贝克系数的影响。我们发现,即使在室温下,声子拖曳效应也能显著增强 GaN 与 AlN 中的迁移率与塞贝克系数,尤其在较高载流子浓度时。此外,我们表明声子拖曳对迁移率与塞贝克系数的贡献随载流子浓度呈现不同的标度关系,并强调极性光学声子对迁移率增强的贡献出乎意料地重要。我们将这两点发现归因于声子拖曳影响迁移率与塞贝克系数的不同机制。我们的研究推进了对宽禁带 GaN 与 AlN 中强声子拖曳效应对载流子输运影响的理解,并为极性半导体中耦合电子-声子输运的本质提供了新见解。
引用
@article{arxiv.2304.00165,
title = {Significant Phonon Drag Effect in Wide Bandgap GaN and AlN},
author = {Yujie Quan and Yubi Chen and Bolin Liao},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.00165},
year = {2023}
}