【摘要】 Roche等人[2]通过从头计算得出的扩散势和基于量子力学计算的输运方法,从理论上研究了化学掺杂(使用硼/氮作为掺杂剂)无序石墨烯中的电荷输运物理。

二维材料的兴起始于石墨烯的发现:一种具有sp2杂化的石墨单原子层。所有2D材料都表现出厚度为一个或几个原子层的片状结构。相反,横向尺寸可以是微米级的,或者甚至更大的尺寸。

 

带电粒子的载流子迁移率表征了它在外部电场驱动下在材料中移动的速度。迁移率在很大程度上取决于材料内的散射现象。晶格振动引起的散射决定了固有的迁移率,并构成了独立无缺陷2D材料的上限。除了声子,导致散射现象的其他过程是缺陷,这使得实验测量本征迁移率具有挑战性;因此,它通常是理论计算的。

 

CHEN等人[1]研究发现存在几种计算电子/空穴迁移率的方法,如变形势理论(DPT)7和玻尔兹曼输运方程(BTE),使用电子-声子耦合(EPC)矩阵计算方法,根据第一原理计算散射率和弛豫时间。

 

Roche等人[2]通过从头计算得出的扩散势和基于量子力学计算的输运方法,从理论上研究了化学掺杂(使用硼/氮作为掺杂剂)无序石墨烯中的电荷输运物理。

 

基于磷烯的FET的快速发展始于2014年,与其他2D半导体相比,基于磷烯的FET由于其各向异性电荷传输而被认为显示出改进的性能。Das等人[3]证明了基于少层亚磷的FET中的电子和空穴传输,该FET使用20nm厚的SiO2作为背栅电介质,钛作为漏极/源极接触电极。电子和空穴的场效应迁移率分别为~38和~172 cm2 V−1 s−1。获得的开/关电流比对于电子为~4.4×103,对于空穴为~2.7×104。在另一项研究中,也使用SiO2作为栅极绝缘体的几层磷烯基FET被证明表现出p型行为。

 

[1] Cheng L, Liu Y. What limits the intrinsic mobility of electrons and holes in two dimensional metal dichalcogenides?[J]. Journal of the American Chemical Society, 2018, 140(51): 17895-17900.

[2] Lherbier A, Blase X, Niquet Y M, et al. Charge transport in chemically doped 2D graphene[J]. Physical review letters, 2008, 101(3): 036808.

[3] Fang R, Cui X, Khan M A, et al. Strain‐Engineered ultrahigh mobility in Phosphorene for Terahertz Transistors[J]. Advanced Electronic Materials, 2019, 5(3): 1800797.

 

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