Pourquoi les semi-conducteurs bidimensionnels ont généralement une faible mobilité des électrons

Les semi-conducteurs atomiquement fins (bidimensionnels, 2D) ont montré un grand potentiel en tant que blocs de construction fondamentaux pour les électroniques de nouvelle génération. Cependant, tous les semi-conducteurs 2D qui ont été réalisés expérimentalement jusqu'à présent ont une mobilité des électrons à température ambiante inférieure à celle du silicium massif, ce qui n'est pas compris. Ici, en utilisant des calculs de première principes et en reformulant les équations de transport pour isoler et quantifier les contributions des différents facteurs déterminants de mobilité, nous montrons que la mobilité universellement faible des semi-conducteurs 2D provient de la haute "densité de collisions," qui est intrinsèque au matériau 2D avec une bande électronique parabolique. La densité de collisions caractérise la densité des phonons qui peuvent interagir avec les électrons et peut être pleinement déterminée à partir des structures de bande des électrons et des phonons sans connaissance de la force de couplage électron-phonon. Notre travail révèle la physique sous-jacente limitant la mobilité des électrons des semi-conducteurs 2D et offre un descripteur pour évaluer rapidement la mobilité.