基于硅烯和磷烯的新型纳米电子器件

二维层片状材料兼具高机械韧性、可调控带隙与光学透明度,以及高的表面体积比等优越性能,为新型柔性纳米电子器件和传感器的研究提供了广阔的平台。介绍了两种新兴的单质二维材料,硅烯和磷烯及其器件的电学性能和稳定性。硅烯的器件实验研究因空气敏感性问题一直停滞不前,而最近的三明治夹层转移与移植法实现了硅烯晶体管的首次亮相。相关实验观测证实了理论预测的狄拉克能带结构,即双极电输运机制。室温静电学表征观测到约100 cm~~2/(V·s)的载流子迁移率以及10倍的栅极调制,揭示出单原子层硅通道比石墨烯具有更高的栅极调控能力。VA族的磷烯结合石墨烯和过渡金属硫化物两者优点于一身,拥有较高的载流子迁移率和可调控的适中直接带隙,是目前较理想的二维半导体材料,即使在塑料基底上仍可达到310~1500 cm2/(V·s)的高载流子迁移率以及10~3~10~5的栅极调制。这些研究进展为新型纳米器件的发展提供了广阔前景。