原子级薄磷同素异形体的应变可调载流子迁移率

我们利用密度泛函理论探究了应变对单层 $\alpha$、$\beta$、$\gamma$ 和 $\delta$-P（四种著名的原子级薄磷同素异形体）载流子迁移率的影响。由于高度各向异性的能带色散，原始同素异形体在某一主方向（锯齿形或扶手椅形）上的载流子迁移率明显高于另一方向（某些情况下超过 5 倍）。单轴应变（高达 6% 压缩/拉伸）导致每种同素异形体的带隙改变，尤其是 $\gamma$-P 中从直接带隙到间接带隙半导体的转变，以及 $\gamma$ 和 $\delta$-P 中带隙的完全闭合。我们发现，由于单轴应变，所有同素异形体的载流子迁移率通常提高约 $\approx 5-10$ 倍；值得注意的是，在沿扶手椅方向作用的压缩应变下，$\beta$-P（$\gamma$-P）沿扶手椅（锯齿形）方向的空穴（电子）迁移率增加了约 250（30）倍。有趣的是，通过施加应变也可以改变 $\alpha$ 和 $\gamma$-P 的优选电子传导方向。