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新型可调带隙材料:黑磷-砷晶体
2020/6/16 10:44:27

       二维纳米材料具有相当独特和优异的性能,其典型代表有石墨烯(带隙为零)、二硫化钼(1.2-1.8 eV)、黑磷(0.3 -2.0eV )等,它们的有限带隙、优异的柔性、没有悬挂键和显著的抗短沟道效应对于新一代智能电子、光电子和能量器件来说非常重要。为了扩大二维纳米材料在微纳电子器件和光电器件的广泛应用,实现二维材料能带的连续调控迫在眉睫。研究者们尝试了多种方法,如表面功能化、切割为纳米带等,但是这些方法依然不能可控的获得所需要的带隙。

      二维合金材料的出现为调控二维半导体能带提供了新的思路。二维合金材料是指由任意两种或者多种具有相似性质的二维晶体材料形成一种新的二维材料,可通过控制子系统的组分比例来调节二维合金的性质,因此通过合金化不仅可以调控二维半导体的带隙,还可以调控价/导带位置、晶格常数等。   

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黑磷-砷晶体就是合金化中的典型代表。研究人员发现,调节黑磷-砷晶体中砷原子的含量可以实现黑磷-砷晶体的带隙可调(0.052-0.13eV),并使得该晶体的红外响应范围从4μm扩展到8μm,可以用作填充石墨烯和大带隙二维过渡金属硫化物之间间隙的红外光电子应用的合适候选材料,有望在光电探测、场效应晶体管、太阳能电池以及光催化领域实现应用。


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