基于电负性和轨道半径的模型,用于设计低空穴有效质量P型晶体管

【字体: 时间:2025年10月28日 来源:ACS Applied Materials & Interfaces 8.2

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  通过建立基于电负性(χ?)和轨道半径比(R?)的模型,揭示了氧化物/硫属化物中低hole有效质量与阴离子电负性降低、p轨道半径增大之间的关联,验证了该模型在50种二元至四元体系中的普适性,为透明导电材料设计提供新思路。

  
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典型的氧化物具有较差的空穴迁移率,严重限制了当前和未来光电子器件的发展。目前的挑战在于,透明导电氧化物中氧离子的强电负性导致空穴迁移率低、空穴掺杂效果差,因此难以制备出高导电性的p型材料。为了实现高空穴迁移率的透明导电材料(TCMs),我们建立了一个基于电负性和轨道半径来设计低空穴有效质量TCMs的模型。该模型定义了两个物理参数:阴离子电负性与阳离子的电负性比值(χ?)以及阴离子轨道半径与阳离子轨道半径的比值(R?)。该模型描述了空穴有效质量与这两个物理参数之间的关系。要获得低空穴有效质量(mh < 1.5 m0),需要较大的轨道半径比值(R? > 0.49),其中Rn?χn?密切相关。我们在50种氧化物和硫属化合物上验证了该模型的普遍性,涵盖了二元、三元和四元体系。我们的分析揭示了由于电负性效应导致的低空穴有效质量的根本机制:随着族VI元素(O、S、Se、Te)的电负性增加,p轨道尺寸增大,从而实现更大的价带色散和更低的空穴有效质量。这项工作提供了一种简单有效的方法来指导低空穴有效质量TCMs的设计,仅需知道组成元素的电负性和轨道半径这两个参数。

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