2D遷移金属二カルコゲナイドにおける点欠陥制限キャリア移動度

2D遷移金属二カルコゲナイド（MX2）半導体は、電子およびオプトエレクトロニクスアプリケーションの有望な候補です。しかし、室温でのキャリア移動度は比較的低いです。欠陥は重要な散乱源であり、その定量的役割は不明です。ここでは、第一原理計算を用いて、さまざまなタイプの欠陥（カルコゲン空孔、逆位相、および酸素置換）による散乱と、さまざまなMX2（M = Mo/W、X = S/Se）の結果としてのキャリア移動度を正確に計算します。同じXに対して、WX2は常にMoX2よりも高い移動度を持ち、欠陥の種類やキャリアの種類に関係なく、このことを発見しました。さらなる分析により、これはWX2における電子-欠陥結合が普遍的に弱いためであるとされています。さらに、カルコゲン空孔をOで埋めることは常に移動度を向上させますが、金属原子で埋めることはWSe2を除いて移動度を低下させます。最後に、欠陥-およびフォノン制限移動度が交差する臨界欠陥濃度を特定し、実験的最適化のためのガイドラインを提供します。