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第五主族单元素二维材料的最新进展——从制备到性质

2020-08-31

随着单层石墨烯的高迁移率等独特性质被报道,新型二维材料一直是人们研究的焦点,然而由于石墨烯的较小的带隙限制了它在高端电子纳米器件中的应用。不同于窄带隙材料,第五主族单元素二维材料具有显著的带隙,具有独特的电输运性质,使它们成为低能耗的超薄半导体器件和无损耗电子器件应用的理想材料;甚至有些第五主族单层二维材料具有拓扑非平庸的性质,在下一代低功耗新型器件中具有巨大的应用潜力。

北京理工大学刘立巍副教授(王业亮教授课题组)等发表综述《第五主族单元素二维材料的最新进展——从制备到性质》,该综述总结了第五族单元素二维材料(磷烯,砷烯,锑烯和铋烯)的最新进展,特别是第五族单层二维材料的制备及其基本性能和潜在应用。例如对于锑烯的研究,2017年武旭等人在PdTe2基底上利用分子束外延的方法成功制备出高质量的锑烯单层,并证明了制备出的单层锑烯的环境稳定性(如图1);2018年邵岩等人发现,当将锑原子沉积到保持在353 K相对较低温度的Ag(111)衬底上时,在衬底上会形成结构良好的锑烯单层,该单层具有面内平整的蜂窝状晶格(如图2)。

图1. 单层锑烯的制备示意图及性质。

图2. 面内平整锑烯的结构、制备及性质。

关于单元素五族二维材料的工作中仍然存在一些挑战:(1)到目前为止,尚无实验报道宽带隙的单层砷烯;(2)通过MBE在金属基底上外延生长的锑烯单层还没有从金属基底上隔离出来;(3)在锑烯和铋烯中,实验报道了有趣拓扑特性,但是,仍然缺乏基于第五主族单原子层拓扑特性器件的报道。作者希望这篇综述激发关于第五主族单元素二维材料的更多尝试和实验突破。

Recent progress in 2D group-V elemental monolayers: fabrications and properties

Peiwen Yuan, Teng Zhang, Jiatao Sun, Liwei Liu, Yugui Yao, Yeliang Wang

J. Semicond. 2020, 41(8): 081003

doi: 10.1088/1674-4926/41/8/081003

Full Text: http://www.jos.ac.cn/article/doi/10.1088/1674-4926/41/8/081003?pageType=en



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