JACS:具有出色空穴迁移率的III-V笼形半导体:Cs8In27Sb19和A8Ga27Sb19(A = Cs, Rb)
芣苢 西瓜 2020-01-03

第一个Ge基晶体管的发现彻底改变了电子设备领域。近日,爱荷华州立大学Kirill Kovnir等合成了三个新颖的具有III-V半导体骨架的非传统笼形物:Cs8In27Sb19,Cs8Ga27Sb19和Rb8Ga27Sb19。这些笼形物是完全由主族元素组成的无tetrel元素笼形物的第一个例子。所有这些化合物均结晶于Ia-3空间群(编号206;Z = 8),属于笼形物I有序超结构。通过高分辨单晶同步辐射和粉末X射线衍射技术,作者观察到了笼形物框架中{Ga或In}和Sb的完整排序。DFT计算表明,三个笼形物在能量上都是稳定的,其弛豫晶格常数与实验数据匹配。由于重元素组成的晶体结构的复杂性,这些笼形物在室温下显示出低于1 W/(m∙K)的超低导热率。这些笼形物都是窄带隙p型半导体,具有高塞贝克热功率值,其中Cs8In27Sb19在300 K时高达250μV/ K。后一化合物的载流子浓度和迁移率分别为1.42x10^15 cm^-3和880 cm^2/(V∙s),与母体二元InSb(最好的电子半导体之一)的值相当。该工作为设计基于可调谐III-V笼形物半导体材料开辟了道路。

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Bryan Owens-Baird, Jian Wang, Kirill Kovnir*, et al. III-V Clathrate Semiconductors with Outstanding Hole Mobility: Cs8In27Sb19 and A8Ga27Sb19 (A = Cs, Rb). J. Am. Chem. Soc., 2019

DOI: 10.1021/jacs.9b12351

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.9b12351


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