Correlating Raman Spectral Signatures with Carrier Mobility in Epitaxial Graphene: A Guide to Achieving High Mobility on the Wafer Scale
我们报告了碳化硅（SiC）上生长的外延石墨烯（EG）的载流子迁移率和拉曼形貌之间的直接相关性。我们发现，在SiC [SiC（0001）]的Si面上的材料的霍尔迁移率不仅高度依赖于厚度均匀性，而且单层应变均匀性。只有当厚度和应变在器件有效面积的很大一部分（> 40%）上均匀时，迁移率才超过1000 cm 2/V-s。此外，我们在SiC [SiC（000-1）]的C面上实现了高迁移率外延石墨烯（室温下为18，100 cm 2/V-s），并表明载流子迁移率强烈依赖于石墨烯层堆叠。这些发现提供了一种快速估计载流子迁移率的方法，并为在外延石墨烯中实现非常高的迁移率提供了指导。我们的研究结果表明，超高迁移率（> 50，000 cm 2/V-s）是通过均匀的旋转故障外延石墨烯的受控形成来实现的。
2009-02-27 cond-mat.mtrl-sci
High carrier mobility in transparent Ba1-xLaxSnO3 crystals with a wide band gap
我们发现钙钛矿结构的（Ba，La）SnO_3即使在带隙较大的情况下也能有很好的载流子迁移率。在室温下，n型载流子浓度为\sim 8-10 \times 10 19 cm-3的Ba0.98La0.02SnO 3晶体的霍尔迁移率为\sim 103 cm 2 V-1 s-1，带隙Δ的精确测量结果为Δ=4.05 eV，明显大于其它透明导电氧化物的带隙Δ.高迁移率和宽带隙表明（Ba，La）SnO 3是透明导体应用和外延全钙钛矿多层器件的有希望的候选者。
2012-04-20 cond-mat.mtrl-sci
Effective mobility for sequential carrier transport in multiple quantum well structures
我们研究了一个有效载流子迁移率的理论模型，以全面描述在外加电场作用下多量子阱结构中垂直载流子输运的行为。基于准热平衡近似和半经典方法，导出了电子发射、直接隧穿和热辅助隧穿的有效迁移率的解析表达式。从我们的模型预测的InGaAs/GaAsP多量子阱中的有效电子和空穴迁移率是在很好的协议从室温附近的载流子飞行时间测量获得的实验结果。有了这个概念，多量子阱内部复杂的载流子动力学可以简化为一个有效的迁移率，一个等效的参数，这是更简单的处理，可以很容易地纳入到传统的漂移扩散模型。
2017-11-17 cond-mat.mtrl-sci
Influence of Charge Carrier Mobility on the Performance of Organic Solar Cells
基于供体-受体共混物的有机太阳能电池的功率转换效率由极化子对解离和双分子极化子复合的相互作用决定。这两个过程都强烈依赖于载流子的迁移率，解离随着更快的电荷传输而增加，同时提高了复合损失。使用宏观有效介质模拟，我们计算了最佳的载流子迁移率的最高功率转换效率，第一次占注入势垒和减少Langevin型复合。载流子迁移率从现有技术聚合物：富勒烯太阳能电池的$10^{-8}$ m $^2$ /Vs提高到产生最大效率的约$10^{-6}$ m $^2$ /Vs，对应于给定参数组仅约20%的提高。
2008-06-18 cond-mat.mtrl-sci
Radial Dependence of the Carrier Mobility in Semiconductor Nanowires
假设在低温下杂质散射占主导地位，探讨了半导体纳米线中载流子的迁移率随半径增加的函数关系。增加的横截面和可用的散射通道的并发增加之间的竞争导致强烈的非单调依赖的半径上的移动性。带间散射导致每个新信道变得可用的线半径处的迁移率急剧下降。在中间半径与通道的数量不变的流动性被认为是保持指数增长，即使有多个通道。我们还比较了改变杂质分布的径向标度的影响。我们使用的横向载波波函数是一致的边界条件，并证明了$δ$函数近似的横向轮廓导致远程杂质的情况下的错误。
2005-07-08 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen doping of P3HT:PCBM blends: Influence on trap states, charge carrier mobility and solar cell performance
采用电流-电压、热刺激电流（TSC）和线性升压电荷提取（CELIV）测试技术研究了氧对P3 HT：PCBM（聚3-己基噻吩：[6，6]-苯基C61丁酸甲酯）太阳电池性能的影响。暴露于氧导致载流子浓度提高和载流子迁移率降低。此外，观察到更深陷阱的增强形成，尽管发现陷阱的总体密度不受氧气暴露的影响。借助宏观模拟，通过求解一维Poisson方程、连续性方程和漂移扩散方程组，研究了载流子迁移率降低和载流子密度增加对太阳能电池主要参数的影响，与实验结果一致.
2010-08-25 cond-mat.mtrl-sci
Phonon-limited Mobility of 2D Semiconductors: Quadrupole Scattering and Free-carrier Screening
二维（2D）半导体在下一代电子学和光电子学中表现出巨大的潜力。这些应用的一个重要性质是声子限制的载流子迁移率。从第一性原理计算迁移率的常用方法依赖于电子-声子耦合（EPC）矩阵的插值。然而，它忽略了由声子产生的动力学四极子的散射，限制了它的准确性。在这里，我们提出了一个第一原理的方法，将四极散射，这导致在一个更好的插值质量，从而更准确的流动性，例如单层二硫化钼和硒化铟。该方法还允许自然地并入自由载流子的效应，使我们能够有效地计算屏蔽的EPC，从而计算杂质半导体的迁移率。特别是，我们发现，由于更强的长程散射在本征InSe的电子迁移率是更敏感的载流子浓度比MoS 2。随着电子浓度的增加，InSe的迁移率可以达到本征值的4倍，然后由于较重的电子态的参与而降低。我们的工作为计算本征和掺杂二维材料中的声子限制迁移率提供了准确有效的方法，并提高了对其输运机制的基本理解。
2022-06-30 cond-mat.mtrl-sci
Efficient Ab Initio Calculations of Electron-Defect Scattering and Defect-Limited Carrier Mobility
电子-缺陷（$e$ -d）相互作用在低温下控制电荷载流子动力学，在低温下它们限制载流子迁移率并引起在凝聚态物理中具有广泛相关性的现象。$e$ -d相互作用的从头计算仍处于起步阶段，主要是因为它们需要大型超级原胞和计算昂贵的工作流程。在这里，我们开发了一个有效的从头计算方法计算弹性$e$ -d相互作用，其相关的$e$ -d弛豫时间（RT），和低温缺陷限制的载流子迁移率。该方法适用于硅与简单的中性缺陷，如空位和杂质。与传统观点相反，计算的$e$ -d RT强烈地依赖于载流子能量和缺陷类型，并且缺陷限制的迁移率是温度依赖的。这些结果突出了广泛采用的启发式模型的$e$ -d在材料中的相互作用的缺点。我们的方法开辟了新的途径，研究$e$ -d散射和低温电荷输运的第一性原理。
2019-01-11 cond-mat.mtrl-sci
Large thickness dependence of the carrier mobility in a transparent oxide semiconductor, La-doped BaSnO3
在（001）SrTiO_3和（001）MgO衬底上制备的2%La掺杂BaSnO_3（LBSO）薄膜的载流子迁移率与薄膜厚度密切相关，而与晶格失配无关（SrTiO_3为+5.4%，MgO为-2.3%）。虽然我们观察到晶格参数有很大的差异，（SrTiO 3约85 nm，MgO约20 nm）、表面形貌和失配位错密度，迁移率几乎同时随厚度增加，并在约100 cm 2 V-1 s-1处饱和，同时接近标称载流子浓度（=[2%La3 +]），清楚地表明迁移率的行为取决于膜厚度。这些结果有助于理解LBSO薄膜的迁移率行为，并对进一步提高LBSO薄膜的迁移率具有重要意义。
2018-05-03 cond-mat.mtrl-sci
Mobility in semiconducting carbon nanotubes at finite carrier density
碳纳米管场效应晶体管在由栅极电压控制的宽范围的电子或空穴密度上操作。在这里，我们计算的迁移率在半导体纳米管作为载流子密度和电场的函数，对于不同的管径和温度。低场迁移率是载流子密度的非单调函数，并且在室温下变化多达4倍。在低密度下，随着电场的增加，漂移速度达到最大值，然后表现出负的微分迁移率，由于带结构的非抛物线性。在临界密度$ρ_c\sim$为0.35-0.5电子/nm时，漂移速度在费米速度的约三分之一处饱和。在$ρ_c$以上，速度随场强增加而增加，没有明显的饱和。
2005-10-24 cond-mat.mtrl-sci
The temperature-dependence of carrier mobility is not a reliable indicator of the dominant scattering mechanism
实验载流子迁移率的温度依赖性通常用作半导体中主要载流子散射机制的预测器，特别是在热电应用中。在这项工作中，我们批判性地评估这种做法是否有充分的依据。47个国家的最先进的流动性计算的审查显示，没有相关性之间的主要散射机制和流动性的温度趋势。相反，我们表明，声子频率是占主导地位的驱动力背后的温度依赖性，并可能导致它之间的变化$T^{-1}$到$T^{-3}$，即使是一个理想化的材料。为了证明这一点，我们计算了23，000种材料的迁移率，并审查了它们的温度依赖性，包括将变形，极性和杂质散射机制的贡献分离开来。我们最终证明，温度依赖性的$T^{-1.5}$是不是一个可靠的指标的变形势散射。我们的工作突出了预测的主要散射类型的实验迁移率温度趋势的基础上单独的潜在陷阱。
2022-10-04 cond-mat.mtrl-sci
Carrier mobilities of Janus transition metal dichalcogenides monolayers studied by Born effective charge and first-principles calculation
二维Janus过渡金属二硫属化合物（TMD）是一类具有独特物理性质的新型材料。然而，大多数Janus TMD的载流子迁移率的变形势理论（DPT）计算是不可靠的，由于晶格散射未考虑的一部分。在本文中，我们提出了一种新的玻恩有效电荷（BEC）方法来计算Janus TMD的载流子迁移率，该方法包含了DPT中忽略的重要因素。利用密度泛函微扰理论，BEC可用于计算纯的和有缺陷的Janus TMD。得出了载流子迁移率与BEC值的关系，即BEC值越小，电子或空穴迁移率越高。利用这种新方法，我们计算了目前研究较多的含缺陷和不含缺陷的JanusTM器件的载流子迁移率。该方法可为选择高载流子迁移率2D材料的高通量计算提供参考。
2022-03-04 cond-mat.mtrl-sci
Enhancement of Carrier Mobility in Semiconductor Nanostructures by Dielectric Engineering
我们提出了一种技术，通过修改它们的介电环境来实现在2维和1维半导体纳米结构中的载流子迁移率的大幅改善。我们表明，通过涂覆高- $κ$的纳米结构，从库仑杂质的散射可以强烈阻尼。虽然屏蔽也被削弱，但库仑散射的阻尼要大得多，并且由此产生的载流子迁移率的改善对于薄的2D半导体膜可以是一个数量级，并且对于半导体纳米线更多。
2007-07-15 cond-mat.mtrl-sci
Discovering and Understanding 2D Semiconductors with High Intrinsic Carrier Mobility at Room Temperature
二维（2D）半导体在下一代电子学和光电子学中表现出巨大的潜力。然而，目前的2D半导体在室温下固有地具有低载流子迁移率，这显著地限制了其应用。在这里，我们发现了各种新的2D半导体，其迁移率比目前的高一个数量级。这一发现是通过开发有效的描述符来进行2D材料数据库的高通量计算筛选，然后使用最先进的第一原理方法来准确计算迁移率。进一步的分析将其异常的迁移率归因于小的有效质量、高的声速、高的光学声子频率、小的玻恩电荷与极化率的比率和/或弱的电子-声子耦合。我们的工作开辟了新材料，以实现以前难以实现的高器件性能和/或奇异物理，并提高了对载流子输运机制的理解。
2023-01-26 cond-mat.mtrl-sci
Carrier statistics and quantum capacitance effects on mobility extraction in two-dimensional crystal semiconductor field-effect transistors
在这项工作中，过渡金属二硫属化物二维半导体器件的载流子统计和量子电容的高带边态密度的后果进行了探讨。这项研究的有效性的常用表达式提取载流子密度和场效应迁移率的晶体管与这种沟道材料的传输特性的问题。通过与实验数据的比较，提出了一种精确提取载流子密度和迁移率的新方法。因此，这项工作突出了这些材料与传统半导体之间的根本区别，在未来的实验测量中必须考虑到这一点。
2015-03-10 cond-mat.mtrl-sci
A New Two-Dimensional Functional Material with Desirable Bandgap and Ultrahigh Carrier Mobility
具有直接和适度带隙和载流子迁移率的二维（2D）半导体是纳米电子应用中非常期望的功能材料。在此，我们预测，单层CaP 3是一种新的二维功能材料，不仅具有1.15 eV的直接带隙（基于HSE 06计算），也具有非常高的电子迁移率高达19930 cm 2 V-1 s-1，相当于单层磷烯。更值得注意的是，相反的双层磷烯具有显着降低的载流子迁移率相比，其单层对应，CaP 3双层具有更高的电子迁移率（22380 cm 2 V-1 s-1）比其单层对应。二维CaP 3的带隙可以通过控制堆叠的CaP 3层的数量在1.15至0.37 eV（HSE 06值）的宽范围内调谐。除了新颖的电子特性，2D CaP 3还在整个可见光范围内表现出光学吸收。结合新的电子，电荷迁移率和光学特性，使2D CaP 3成为未来纳米电子和光电应用的令人兴奋的功能材料。
2018-03-01 cond-mat.mtrl-sci
Strain-tunable charge carrier mobility of atomically thin phosphorus allotropes
我们利用密度泛函理论研究了应变对单层$α$、$β$、$γ$和$δ$ -P（四种众所周知的磷原子薄同素异形体）的载流子迁移率的影响。由于高度各向异性的能带色散，原始同素异形体的载流子迁移率在一个主方向（Z字形或扶手椅形）上显著高于另一个主方向（在某些情况下超过5倍）。单轴应变（高达6%的压缩/拉伸）导致每个同素异形体中的带隙改变，特别是$γ$-P中的直接到间接带隙半导体转变以及$γ$和$δ$-P中的带隙的完全闭合。我们发现，由于单轴应变，在所有同素异形体中，载流子迁移率通常增加$\approx 5-10$的因子;其中值得注意的是，在作用于扶手椅方向的压缩应变下，在$β$ -P（$γ$ -P）中观察到空穴（电子）迁移率沿扶手椅（Z字形）方向增加$\approx 250$（30）倍。有趣的是，在$α$和$γ$ -P的情况下，通过施加应变，优选的电子传导方向也可以改变。
2018-03-06 cond-mat.mtrl-sci
Towards colloidal spintronics through Rashba spin-orbit interaction in lead sulphide nanosheets
利用载流子的自旋自由度提供了扩展传统电子器件功能的可能性，而胶体化学可用于合成廉价且可调的纳米材料。为了从这两个概念中受益，Rashba自旋轨道相互作用已经在胶体硫化铅纳米片上的圆形光电效应的电气测量进行了研究。硫化铅纳米片具有中心对称的岩盐晶体结构。这种对称性可以被量子限制、非对称垂直界面和门电场打破，导致M点处动量空间中的Rashba型带分裂，这导致用于激发载流子的非常规选择机制。这种效应得到了使用密度泛函理论模拟能带结构的支持，可以通过栅极电场和片的厚度来调节。胶体材料中与自旋相关的电输运现象为未来廉价的自旋电子器件开辟了一条有前途的道路。
2017-06-16 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier density, mobility and Seebeck coefficient of melt-grown bulk ZnGa2O4 single crystals
在10 ~ 310 K温度范围内测量了熔融生长的ZnGa 2 O 4单晶的载流子密度、迁移率和Seebeck系数随温度的变化关系。室温下的电导率约为s = 286 S/cm，这是由于非意图掺杂引起的高电子浓度n = 3.26*10^（19）cm^（-3）。室温下的迁移率为μ = 55 cm^2/Vs，而当温度低于180 K时，电离杂质的散射将迁移率限制为μ =62 cm^2/Vs。在室温下，Seebeck系数为S_（ZnGa_2 O_4-Al）=（-125+-2）μ V/K，并表现出简并半导体的温度依赖性。在低温下，约60 K，我们观察到的最大值的塞贝克系数由于声子拖曳效应。
2020-01-28 cond-mat.mtrl-sci
Universal mobility characteristics of graphene originating from electron/hole scattering by ionised impurities
如果原始石墨烯和石墨烯基异质结构的表面含有很少的电子散射杂质，则它们表现出异常高的电子迁移率和电导率。在这里，我们揭示了石墨烯的载流子迁移率和其电导随载流子密度的变化之间的普遍联系。我们的石墨烯导电性模型是基于载流子密度及其不确定性的卷积，它再现了所观察到的普遍性。以单个电导测量作为输入，该模型准确地预测了广泛报道的石墨烯样品的电导与载流子密度曲线的完整形状。我们通过数值求解玻尔兹曼输运方程来验证卷积模型，详细分析了带电杂质散射对载流子迁移率的影响。在这个模型中，我们还包括光学声子，它放松高能量的载流子小杂质密度。我们的数值和分析结果都捕捉到了实验中观察到的普遍性，并提供了一种方法来估计石墨烯器件的所有关键输运参数。我们的研究结果展示了如何预测和控制载流子迁移率，从而为设计2D材料和异质结构的特性提供了见解。
2020-05-16 cond-mat.mtrl-sci
Carbon Phosphide Monolayer with Superior Carrier Mobility
具有有限带隙和高载流子迁移率的二维（2D）材料从基础和技术两个角度都在寻求材料。本文采用粒子群优化方法和密度泛函理论，预测了由六角网络中sp2杂化的C原子和sp3杂化的P原子组成的磷化碳（CP）单分子膜的三种几何不同相.两个相，称为α-CP和\b{eta} -CP，分别具有褶皱和屈曲表面，是具有高度各向异性的电子和机械性能的半导体。更值得注意的是，它们在已知的2D半导体中具有最轻的电子和空穴，从而产生优异的载流子迁移率。γ-CP具有扭曲的六边形网络，并表现出狄拉克锥的半金属行为。这些理论研究结果表明，二元CP单分子层是尚未开发的二维材料，在高性能电子学和光电子学中具有很大的应用前景。
2016-01-29 cond-mat.mtrl-sci
Exceptionally high phonon-limited carrier mobility in BX (X = P, As, Sb) monolayers
与三维（3D）Si或GaAs相比具有高迁移率的理想二维（2D）半导体仍然缺乏，阻碍了高性能2D器件的发展。在这项工作中，使用第一性原理计算，并考虑所有的电子-声子耦合，我们表明，单层BX（X = P，As，Sb）与蜂窝晶格具有固有的声子限制的载流子迁移率达到1200-14000 $cm^2V^{-1}s^{-1}$在室温下的创纪录的高值。尽管是极性的，并且带边缘位于具有多个谷的K点处，但这三个系统通常具有小的载流子散射率。详细分析表明，两个等效K点之间的谷内散射和谷间散射都很弱，这可以从电子能带和声子谱之间的大失配以及电子-声子耦合强度被抑制来理解。此外，我们揭示了从BP到BAs和BSb的迁移率增加的总体趋势，并得出结论：较小的有效质量，较大的声速，较高的光学声子能量，重原子质量，和面外轨道往往导致电子和声子带之间的小匹配，小的电子-声子耦合强度，从而高的迁移率。我们的工作表明，2D半导体可以实现与3D GaAs相当的载流子迁移率，从而为2D高性能电子器件打开了大门。
2022-04-25 cond-mat.mtrl-sci
Enhancing Carrier Mobility by Remote Phonons
Texas Materials Institute and Department of Mechanical Engineering, The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校材料研究所和机械工程系）
研究电介质中远程声子对范德华异质结构载流子迁移率的影响，通过第一性原理计算框架，发现其可增强迁移率，如在单层InSe/h-BN结构中，还确定了其他能增强迁移率的电介质，提供了计算方法和迁移率工程见解。
2026-07-28 cond-mat.mtrl-sci
Suppressed carrier density for the patterned high mobility two-dimensional electron gas at gamma-Al2O3/SrTiO3 heterointerfaces
在尖晶石γ-Al 2 O 3和钙钛矿SrTiO 3之间的非同构界面处的二维电子气（2DEG）的特征在于除了高达1 E15 cm-2的量级的高载流子密度之外，还具有在复合氧化物界面之间的记录电子迁移率。在这里，我们报告的图案化的2DEG在γ-Al 2 O3/SrTiO 3界面生长在650 °C下，通过脉冲激光沉积使用硬掩膜的LaMnO 3。图案化的2DEG表现出临界厚度的2个单元电池的γ-Al 2 O3的界面导电性的发生，类似于未图案化的样品。然而，发现其最大载流子密度约为3E 13 cm-2，远低于未图案化样品的载流子密度（1 E15 cm-2）。值得注意的是，对于载流子密度为7 E12 cm-2的图案化2DEG，在低温下获得了约3，600 cm 2 V-1 s-1的高电子迁移率，其表现出清晰的Shubnikov-de Hass量子振荡。在γ-Al 2 O3/SrTiO 3界面处的图案化高迁移率2DEG为高迁移率全氧化物电子器件的尖晶石/钙钛矿界面的设计和应用铺平了道路。
2017-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Thickness and growth-condition dependence of \emph{in-situ} mobility and carrier density of epitaxial thin-film Bi$_2$Se$_3$
通过分子束外延生长了硒化铋铋（Bi $_2$ Se $_3$），同时直接测量了载流子密度和迁移率作为膜厚度的函数的\emph{in situ}。载流子密度显示在膜传导开始时的高界面n掺杂（1.5 × 10 $^{13}$ cm $^{-2}$），以及$\sim$的体掺杂剂密度5 × 10 $^{18}$ cm $^{-3}$，大致独立于生长温度分布。迁移率更强烈地依赖于生长温度，并与量化的样品的结晶质量的\emph{ex-situ} AFM测量。这些结果表明，通过广泛采用的参数制备的Bi $_2$ Se $_3$在暴露于大气之前是\emph{n}掺杂的，掺杂主要是界面起源的，并且掺杂剂不是本Bi $_2$ Se $_3$膜中的限制性无序。
2014-05-22 cond-mat.mtrl-sci
Oxygen vacancy driven mobility enhancement in epitaxial La-doped BaSnO3 from vacuum annealing
宽带隙（~3.1 eV）La掺杂BaSnO 3（LBSO）作为透明氧化物半导体材料之一，具有高载流子浓度（~10^20 cm-3）和高载流子迁移率（~320 cm 2 V-1 s-1）的优点，受到了人们越来越多的关注。为此，许多研究人员迄今为止已经制造了LBSO外延膜，但是由于晶格/结构缺陷的形成，与单晶相比，可获得的载流子迁移率相当低。在这里，我们报告，在LBSO薄膜的迁移率抑制可以解除一个简单的真空退火过程。MgO衬底上LBSO薄膜的真空退火由于氧空位的形成而增加了载流子浓度，从而导致同时发生横向晶粒生长。其结果是，载流子迁移率大大提高了真空退火，这不会发生在空气中热处理后。这些结果扩大了我们目前的知识点缺陷形成在外延LBSO薄膜，并表明，真空退火是一个强大的工具，提高迁移率值的LBSO薄膜。
2018-08-31 cond-mat.mtrl-sci
High-Mobility Carriers in Epitaxial IrO2 Films Grown using Hybrid Molecular Beam Epitaxy
本研究通过混合分子束外延制备IrO2外延薄膜，观测到声子限制输运、厚度依赖的各向异性面内电阻及新型非线性霍尔效应，发现1.8K下少数载流子迁移率超3000cm²/Vs，为5d金属氧化物的物性调控提供了新途径。
2024-05-20 cond-mat.mtrl-sci
High-Mobility Carriers Induced by Chemical Doping in the Candidate Nodal-Line Semimetal CaAgP
我们报道了候选半金属半导体CaAgP单晶的电子性质。CaAgP的输运性质是在空穴掺杂的半导体框架内理解的。与此相反，Pd掺杂的CaAgP表现出急剧增加的磁阻在低磁场和一个强烈的电阻率在低温下可能由于弱的反局域化下降。霍尔电导数据表明，Pd掺杂的CaAgP不仅有由Pd掺杂诱导的空穴载流子，而且在狄拉克点附近有高迁移率的电子载流子。掺Pd的CaAgP的电阻率也表现出超导转变，起始温度为1.7- 1.8K。
2020-08-14 cond-mat.mtrl-sci
First-principles Prediction of Carrier Mobility in Semiconductor Nanowires Based on the Spatially Dependent Boltzmann Transport Equation
Fudan University（复旦大学）；Shanghai Advanced Silicon Technology Co., Ltd.（上海先进半导体技术股份有限公司）
本研究基于空间依赖玻尔兹曼输运方程，预测了半导体纳米线中载流子迁移率与直径的关系，揭示了表面散射与电子-声子散射的竞争机制。
2025-11-04 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Thickness Dependence of Carrier Mobility in Graphene with HfO2 Top Dielectric
我们调查的载流子迁移率在单层和双层石墨烯与顶部HfO 2电介质，作为HfO 2膜厚度和温度的函数。结果表明，载流子迁移率在顶部电介质的前2-4 nm的沉积期间降低，并且对于较厚的层保持恒定。载流子迁移率对温度的依赖性相对较弱，表明声子散射在控制载流子迁移率方面不起主导作用。这些数据强烈表明，位于石墨烯附近的固定带电杂质是迁移率下降的原因。
2010-10-05 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Contactless determination and parametrization of charge carrier mobility in silicon as a function of injection level and temperature using time-resolved THz spectroscopy
在这里，我们分析了在非接触的方式载流子迁移率作为注入水平和温度的函数在硅中的时间分辨太赫兹光谱（TRTS）和参数化我们的数据由经典的半经验模型的Klaassen和Dorkel & Leturcq。我们的实验结果与Krausse和Dännhauser采用基于接触的方法分析这种现象的开创性工作非常一致。这种协议，验证我们的方法，只能通过考虑载流子扩散效应后，上述带隙近表面泵浦光激发的样品。从我们的结果，在大范围的注射水平，我们得出结论，Klaassen模型是最好的描述在室温下收集的数据。此外，我们还利用TRTS分析了在一定注入水平下，载流子迁移率随温度的变化关系。同样，由Klaassen的经典模型所做的参数化适当地描述了我们的数据，即使没有应用任何拟合参数的必要性（仅以载流子密度作为输入）。在这方面，我们的工作支持Klaassen提出的模型和参数化的有效性，也说明了如何TRTS可以可靠地用于定量测定半导体中的迁移率作为注入水平和温度等关键参数的函数。
2023-03-08 cond-mat.mtrl-sci
Metallic State of Low Mobility Silicon at High Carrier density induced by an Ionic Liquid
高迁移率和稀二维电子系统表现出金属行为下降到最低的实验温度。在离子液体栅绝缘硅的研究中，我们已经观察到在低迁移率样品中以比高迁移率样品高得多的面载流子密度向金属态的转变。当载流子密度增加到超过$10^{13} \text{cm}^{-2}$时，我们还观察到金属样品中的迁移率峰。
2015-06-04 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Halogens in the synthesis of colloidal semiconductor nanocrystals
在这篇综述中，我们强调了卤代化合物在纳米结构半导体胶体合成中的作用。使用含卤素的金属盐作为前体和使用卤代烃作为配体允许稳定不同的形状和晶相，并且能够形成具有不同维度的胶体系统。我们总结了最近的报道，这些化合物对纳米晶体的物理性质的巨大影响，如场效应迁移率和太阳能电池的性能，并概述了主要的分析方法的表面控制。
2018-04-09 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic Bi2O2Se(Te) Monolayer: Realizing Ultra-High Carrier Mobility and Giant Electric Polarization in Two-Dimension
在这里，我们已经确定了单层相的Bi 2 O2 Se作为一个有前途的二维半导体超高载流子迁移率和巨大的电极化的强度。由于强烈的重建起源于层间的静电力，我们已经应用结构预测算法来探索具有最低总能量的Bi 2 O2 Se单层的晶体几何形状。考虑到Se和Te属于同一族，基于类似的方案，我们也研究了Bi_2 O_2 Te单层膜。进一步的计算表明，单层相保持了较高的载流子迁移率，并且适度的带隙将导致在可见光区的强光吸收。特别是Bi 2 O2 Te中的电子迁移率在室温下可高达3610 cm ~ 2 V ~（-1）s ~（-1），几乎是传统过渡金属二硫属化物（TMD）族的10倍。由于其强的结构各向异性，还显示出显著的自发面内和面外电极化的强度以及显著的压电性能，使其在光伏太阳能电池、光电材料和场效应晶体管等领域具有广阔的应用前景。
2019-11-26 cond-mat.mtrl-sci
High carrier mobility epitaxially aligned PtSe2 films grown by one-zone selenization
少层PtSe 2薄膜在高速电子学、自旋电子学和光电探测器等领域具有广阔的应用前景。然而，大面积高度结晶薄膜的可重复制造仍然是一个挑战。在这里，我们报告使用一个区域硒化预溅射铂层的外延排列的PtSe 2膜的制造。我们研究了生长条件对不同初始厚度的Pt层制备的薄膜的结构和电学性能的影响。对于在升高的温度（600 °C）下生长的PtSe 2层获得最佳结果。该薄膜表现出的签名为一个长距离的面内排序类似的外延生长。通过霍尔效应测量确定的载流子迁移率在这些膜中高达24 cm 2/V.s。
2020-09-22 cond-mat.mtrl-sci
Finite-Bandwidth Calculations for Charge Carrier Mobility in Organic Crystals
本文在杂质散射的简化情况下，研究了带宽效应对注入载流子迁移率随温度变化的影响。温度相关的带宽效应进行了简要讨论，通过一个简化的组合带和极化概念。
2002-08-15 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.soft
Two-dimensional Semiconductor Computational Carrier Mobility Genome
该研究针对现有二维半导体室温电荷迁移率普遍偏低的问题，综述了二维半导体电荷散射的精准从头算方法与高迁移率材料高通量筛选进展，总结了高迁移率二维半导体的共性基因组，为后续高迁移率二维半导体发现提供支撑。
2024-04-11 cond-mat.mtrl-sci
Anisotropic carrier mobility of distorted Dirac cones: theory and application
本文从理论上研究了具有畸变狄拉克锥的半金属在纵向和横向声声子散射下的本征载流子迁移率。得到了载流子迁移率的解析表达式。它表明，倾斜显着降低的流动性。然后将该理论应用于8B-Pmmn硼氢化物和硼氢化物（全氢化硼氢化物），两者都具有倾斜的狄拉克锥。在室温下，8B-Pmmn硼化物中的载流子迁移率都高于石墨烯。对于borophane，尽管其超高的费米速度，载流子迁移率低于在8B-Pmmn由于其较小的弹性常数下的剪切应变。
2017-04-27 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Giant Carrier Mobility in Single Crystals of FeSb2
我们报道了FeSb 2单晶中的巨载流子迁移率。用双载流子模型很好地描述了霍尔电阻率的非线性场依赖性。高迁移率带的最大迁移率值在8 K时达到~10^5 cm ^2/Vs，在室温下为~10^2 cm ^2/Vs。我们的研究结果指出，一类材料在固态电子学中的应用前景广阔。
2008-04-23 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.str-el
Finite Temperature TD-DMRG for the Carrier Mobility of Organic Semiconductors
大量的非绝热动力学研究被用来揭示有机半导体中载流子输运的本质。本文提出了一种基于“近似精确”图形处理单元（GPU）的有限温度TD-DMRG方法来计算有机半导体中载流子迁移率，该方法采用电子-声子模型，特别是红荧烯晶体，其参数由第一性原理导出.我们发现，（i）TD-DMRG是一个通用的和强大的方法，可以弥合跳跃和带图片之间的差距，涵盖了广泛的电子耦合强度;和（ii）与现实的参数，TD-DMRG是能够占实验观察到的“类带”输运行为（$\partial μ/ \partial T < 0$）在红荧烯。我们进一步研究了电荷输运的同位素效应的长期困惑，并明确地证明了负同位素效应（$\partial μ/ \partial m < 0$，其中$m$是原子质量）应该是普遍的。
2020-07-03 cond-mat.mtrl-sci
On the limits to mobility in InAs quantum wells with nearly lattice-matched barriers
本文报道了一系列二维电子系统的生长和低温迁移率的密度依赖性，这些系统局限于非有意掺杂的低扩展缺陷密度的InAs量子阱中，具有Al $_{1-x}$ Ga $_{x}$ Sb势垒。利用双栅器件研究了电子迁移率与载流子密度和电场的关系，确定了电子迁移率限制散射机制。可能的散射机制的分析表明，流动性主要是有限的粗糙的界面在窄量子阱和合金无序和界面粗糙度的组合在宽井在高载流子密度内的第一个被占用的电子子带。在低载流子密度的功能依赖的载流子密度的迁移率提供证据的库仑散射带电缺陷。在2 K的样品温度下，获得了超过750，000 cm $^{2}$ /Vs的栅极调谐电子迁移率。
2016-10-13 cond-mat.mtrl-sci
Electronic properties of a $π$-conjugated Cairo pentagonal lattice: Direct band gap, ultrahigh carrier mobility and slant Dirac cones
完全由五边形组成的二维晶格代表了一种特殊的材料结构，与数学中著名的五边形平铺问题相关，但它们的$π$ -共轭和相关的电子性质从未被报道过。在这里，我们提出了一个紧束缚（TB）模型的二维开罗五边形晶格，并证明$p$ - $d$ $π$ -共轭在独特的框架导致有趣的属性，如固有的直接带隙，超高的载流子迁移率，甚至倾斜狄拉克锥。在第一性原理计算的基础上，我们预测了一种候选材料--由NiP $_2$晶体衍生的2D penta-NiP $_2$单层膜，实现了TB模型的预测。它具有与石墨烯相当的超高载流子迁移率（$\sim$ $10^5-10^6$ $cm^2V^{-1}s^{-1}$）和0.818 eV的本征直接带隙，这是高速电子器件长期以来所期望的。对penta-NiP $_2$单分子膜的稳定性和可能的合成路线进行了讨论。
2018-08-02 cond-mat.mtrl-sci
Assessing carrier mobility, dopability, and defect tolerance in the chalcogenide perovskite BaZrS$_3$
本文通过第一性原理计算评估 BaZrS$_3$ 的载流子输运与缺陷性质，揭示其电子迁移率与卤化物钙钛矿相当、本征 n 型且难以 p 型掺杂，并指出抑制硫间隙原子形成是延长载流子寿命的关键。
2024-09-12 cond-mat.mtrl-sci
Free-carrier screening unlocks high electron mobility in ultrawide bandgap semiconductor CaSnO$_3$
通过从头计算揭示自由载流子屏蔽可抑制CaSnO$_3$中的长程光学声子散射，提升声子限制迁移率，预测室温迁移率约为实验最高值的两倍，凸显其超宽禁带半导体应用潜力。
2025-08-30 cond-mat.mtrl-sci
Dielectric Environment Effect on Carrier Mobility of Graphene Double-Layer Structure
基于玻尔兹曼输运理论，研究了介电环境对石墨烯双层结构（GDLS）中电荷杂质限制载流子迁移率的影响.在该系统中，两个石墨烯层由电介质阻挡层分开。指出当层间距离大于费米波矢的倒数时，载流子迁移率强烈依赖于势垒层的介电常数。此外，对提高GDLS受电荷杂质限制的载流子迁移率的条件进行了评价。
2013-07-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Impact of anharmonicity on the carrier mobility of the Pb-free CsSnBr$_3$ perovskite
本研究结合温度相关有效势与玻尔兹曼输运方程，计算无铅钙钛矿CsSnBr$_3$的载流子迁移率，发现非谐效应使室温电子/空穴迁移率从106/256降至59/145 cm$^2$/Vs，并提供了非谐系统迁移率计算流程。
2025-05-26 cond-mat.mtrl-sci
Unusual anisotropic response of the charge carrier mobility to uniaxial mechanical strain in Rubrene crystals
本文系统地研究了Rubrene单晶在单轴机械应变下的电荷输运，在平行或垂直于电流方向的拉伸和压缩应变下，在晶体的两个面内输运方向上。陷阱态密度保持不变。场效应迁移率作为分子间输运的基准数据，发现随着压缩应变而增加，反之亦然，其幅度为-1.5 cm 2/Vs/ %应变，与输运方向无关。一个非常显著的结果是当晶体垂直于输运方向应变时迁移率的变化。虽然这种增强可以从改进的波函数重叠定量地解释，但垂直方向上的流动性提高得更多，这与基于后期扩展和通常的泊松比的简单几何考虑相反。这一结果强调了有机分子晶体中应力引起的动力学波函数重叠变化的中心作用。
2016-06-28 cond-mat.mtrl-sci
Remote free-carrier screening to boost the mobility of Fröhlich-limited 2D semiconductors
范德华异质结构提供了一种通用工具，不仅可以保护或控制，还可以增强2D材料的性能。我们使用从头计算和半解析模型来寻找策略，提高异质结构内的载流二维半导体的流动性。从金属“屏蔽”层的自由载流子屏蔽远程抑制载流层中的电子-声子相互作用。这个概念在二维半导体中是最有效的，其散射主要是由可屏蔽的电子-声子相互作用，特别是与偏振光声子的Fröhlich耦合。这种材料是常见的，其特征在于在小掺杂极限下的整体低迁移率，并且当2D材料被掺杂到足以使电子-声子相互作用被其自身的自由载流子屏蔽时，迁移率要高得多。我们使用GaSe作为原型，并将其放置在掺杂石墨烯作为“屏蔽”层和BN作为隔离物的异质结构中。我们开发了一种方法来确定任何异质结构的静电响应结合密度泛函微扰理论计算的各个层的响应。从石墨烯的远程屏蔽可以抑制长波长的Fröhlich相互作用，导致对于从$10^{11}$到$10^{13}$ cm $^{-2}$的GaSe中的载流子密度，在$500$到$600$ cm $^2$ /Vs附近的一致的高迁移率。值得注意的是，低掺杂迁移率提高了2.5倍。这种远程自由载流子屏蔽比介电环境的更常规的操纵更有效，并且当隔离物（BN）薄时最有效。
2021-02-15 cond-mat.mtrl-sci
High-mobility two-dimensional carriers from surface Fermi arcs in magnetic Weyl semimetal films
磁性外尔半金属中源自表面费米弧的高迁移率二维载流子对于获得奇异量子输运现象和拓扑电子学应用是非常期望的。在这里，我们展示了高流动性的二维载体，显示量子振荡的磁性Weyl半金属SrRuO 3外延薄膜系统的角度依赖性，高磁场磁输运实验。通过机器学习算法驱动的最先进的氧化物薄膜生长技术，生长出非常高质量的SrRuO 3薄膜。10 nm SrRuO 3薄膜的量子振荡显示出3500 cm 2/Vs的高量子迁移率，轻回旋质量和二维角度依赖性，这可以归因于表面费米弧。量子振荡的相移的线性厚度依赖性为表面费米弧介导的量子振荡的非平凡性质提供了证据。此外，在低温和高达52 T的磁场下，SrRuO 3的量子极限表现出Weyl节点的手性异常。铁磁氧化物中迄今为止隐藏的二维外尔态的出现为探索拓扑氧化物电子学的新量子输运现象铺平了道路。
2021-12-23 cond-mat.mtrl-sci
Polarity Reversed Robust Carrier Mobility in Monolayer MoS2 Nanoribbons
利用第一性原理计算和形变势理论，研究了单层MoS 2片和纳米带的本征载流子迁移率（μ）.与形成纳米带时石墨烯中μ的急剧三个数量级的劣化相反，扶手椅型MoS 2纳米带中μ的大小与单层MoS 2片中的μ的大小相当，尽管随宽度振荡。令人惊讶的是，观察到室温输运极性反转，其中空穴（h）和电子（e）的μ在薄片中为200.52（h）和72.16（e）cm 2 V-1 s-1，并且在4 nm宽的纳米颗粒中为49.72（h）和190.89（e）cm 2 V-1 s-1。μ和极性反转的鲁棒幅度可归因于MoS 2纳米带中固有的边缘状态的不同特性。我们的研究表明，宽度减少与边缘工程提供了一个很有前途的路线，提高输运性能的二硫化钼纳米结构。
2013-10-26 cond-mat.mtrl-sci
Electron-phonon associated carrier mobility in MgSe and MgTe
本文基于结合电子-声子耦合的密度泛函理论，研究了体相MgSe和MgTe的结构与电子性质，发现引入电子-声子耦合对准确决定载流子动力学和迁移率至关重要，且与实验结果高度吻合。
2024-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Charge carrier mobility in hybrid halide perovskites
采用包含van der Waals相互作用的密度泛函理论和Boltzmann弛豫时间近似下的扩散输运理论，研究了混合卤化物钙钛矿的电荷输运性质.我们发现电子的迁移率在5-10 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的范围内，空穴的迁移率在1-5 cm $^2$ V $^{-1}$ s $^{-1}$的范围内，其中变化取决于所研究的晶体结构和掺杂水平。这样的结果，在最近的实验，很好的协议，设置弛豫时间约为1 ps，这是在室温下的分子旋转的时间尺度。对于室温的tetraxide相，我们探讨了两种可能的取向的有机阳离子，并发现，流动性有一个显着的不对称性取决于相对于分子轴的电流的方向。这主要是由于PbI $_3$八面体对称性被破坏的方式。有趣的是，我们发现用Cl取代I对迁移率的影响很小。我们的分析表明，载流子迁移率可能不是决定这类材料高太阳能收集效率的关键因素。
2015-05-19 cond-mat.mtrl-sci
Scattering of band carriers by neutral and charged impurities
迁移率的带载流子分散在捐助者，部分电离，部分中性，被认为是一般和计算属于AIII-BV组的晶体。作为中性杂质，我们建立了类氢模型。结果表明，迁移率对温度的依赖性是由电离施主和中性施主的数目之间的关系和电子的平均能量决定的。
2010-11-18 cond-mat.mtrl-sci
Enhanced carrier mobility in anisotropic 2D tetrahex-carbon through strain engineering
最近预测的二维（2D）碳同素异形体，由四元环和六方环组成的四元碳，由于其独特的机械和电子性能而引起研究兴趣。Tetrahex-C显示出很强的抗拉强度、负泊松比、直接带隙和高载流子迁移率。在这项工作中，我们采用第一性原理密度泛函理论计算，探讨电子性质的方向依赖性，如载流子的有效质量和迁移率在tetrahex-C。Tetrahex-C在载流子的有效质量方面表现出强的各向异性，因此其迁移率（电导）表现出强的取向偏好。更有趣的是，我们发现这种独特的各向异性载流子的有效质量和迁移率可以通过简单的单轴应变控制。通过在空穴（电子）的扶手椅方向上施加超过~ 7%（11%）的单轴拉伸应变，有效质量的取向依赖性可以显著地旋转90度。结果，在tetrahex-C中的本征载流子迁移率显著增强。这些结果对tetrahex-C在电子和机械方面的潜在应用是有用的。
2020-02-03 cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
