通过高效剪切应变在宽温度范围内解锁金刚石的高空穴迁移率
材料科学
2024-10-28 v1
摘要
作为一种宽禁带半导体，金刚石兼具优异的电学和热学性能，使其在电气工业中极具前景。然而，其空穴迁移率相对较低且随温度升高而急剧下降，这严重限制了其进一步应用。在此，我们提出通过沿 [100] 方向施加轻微的压缩剪切应变可以有效增强空穴迁移率，而沿 [111] 方向的剪切应变带来的提升微乎其微。这一显著差异归因于形变势和弹性柔度矩阵。剪切应变打破了晶体结构的对称性并消除了价带顶附近的能带简并，导致带间电子-声子散射的显著抑制。此外，由于高频声学声子引起的电子散射减少，空穴迁移率对温度的依赖性降低。值得注意的是，在 800 K 下，沿 [100] 方向施加 2% 的压缩剪切应变，金刚石的面内空穴迁移率增加了约 800%。这种高效的剪切应变策略可进一步扩展到其他具有面心立方结构的半导体。
引用
@article{arxiv.2410.19576,
title = {Unlocking high hole mobility in diamond over a wide temperature range via efficient shear strain},
author = {Jianshi Sun and Shouhang Li and Cheng Shao and Zhen Tong and Meng An and Yuhang Yao and Yue Hu and Xiongfei Zhu and Yifan Liu and Renzong Wang and Xiangjun Liu and Thomas Frauenheim},
journal= {arXiv preprint arXiv:2410.19576},
year = {2024}
}
备注
7 pages, 4 figures