电子性质、压电效应以及电子-声子散射限制了Janus结构M-BNSe2（其中M=Ti、Zr、Hf）单层材料的载流子迁移率

《Surfaces and Interfaces》：Electronic properties, piezoelectricity, and electron–phonon scattering limited carrier mobility in Janus M BNSe2 (M = Ti, Zr, Hf) monolayers

　　

阮文武（Tuan V. Vu）|阮福进（Huynh V. Phuc）|阮秉泰（Binh T.T. Nguyen）|卡尔塔米舍夫（A.I. Kartamyshev）|阮强权（Cuong Q. Nguyen）

摘要

载流子迁移率是决定材料在电子、光电子和能源相关设备中性能和实际应用性的基本参数。因此，详细了解限制迁移率的各种散射机制至关重要，因为它能提供关于控制电荷传输的内在物理过程的宝贵见解。在这项研究中，我们系统地研究了一类新型二维Janus BNSe载流子的迁移率。这些Janus BNSe单层材料由Ti、Zr、Hf等元素组成，其中明确考虑了多种散射过程的影响。第一性原理密度泛函理论计算表明，这类Janus BNSe单层材料具有稳定的晶体结构，并表现出间接半导体行为，带隙范围为0.66至0.99 eV。我们的传输计算进一步表明，与其他二维半导体相比，这些单层的载流子迁移率相对较低，声学形变势散射是限制整体传输性能的主要机制。由于它们的垂直不对称结构，Janus BNSe单层材料同时表现出平面内和平面外的压电响应，其中平面外的压电系数高达49 pm/V。我们的研究结果为这类新型材料提供了全面的概述，并为未来的应用导向研究提供了宝贵的见解。