Movilidad Limitada de Portadores por Defectos Puntuales en Disulfuros de Metales de Transición 2D

Los semiconductores de disulfuro de metales de transición 2D (MX2) son candidatos prometedores para aplicaciones electrónicas y optoelectrónicas. Sin embargo, tienen una movilidad de portadores de carga relativamente baja a temperatura ambiente. Los defectos son fuentes de dispersión importantes, aunque sus roles cuantitativos siguen siendo poco claros. Aquí empleamos métodos de primeros principios para calcular con precisión las dispersaciones por diferentes tipos de defectos (vacantes de calcógenos, antisitios y sustitutos de oxígeno) y las movilidades resultantes de portadores para varios MX2 (M = Mo/W y X = S/Se). Encontramos que para el mismo X, WX2 siempre tiene una mayor movilidad que MoX2, independientemente del tipo de defecto y del tipo de portador. Análisis adicionales atribuyen esto a la acoplamiento electrón-defecto universalmente más débil en WX2. Además, encontramos que llenar la vacante de calcógeno con O siempre mejora la movilidad, mientras que llenarla con un átomo metálico disminuye la movilidad excepto para WSe2. Finalmente, identificamos las concentraciones críticas de defectos donde las movilidades limitadas por defectos y fonones se cruzan, proporcionando pautas para la optimización experimental.