O futuro da tecnologia da informação exige transistores de baixo desempenho e de baixo desempenho, o futuro roteiro de tecnologia de semicondutores descreve o futuro do comprimento do canal de transistor de menos de 10 nanômetros. Nos últimos anos, um dos materiais de cristal atômico bidimensional (2D) de pontos quentes de pesquisa comparado com materiais semicondutores tradicionais, Tem as vantagens de uma pequena dispersão, alta mobilidade, fácil preparação de heterosestruturas empilhadas e fácil regulação de propriedades elétricas e tornou-se um dos excelentes materiais candidatos para fazer futuros transistores. Nos materiais de cristal atômico bidimensional que foram descobertos, Os materiais de camada única dos elementos do grupo IV, como o grafeno, o silsesquioxano, o germileno e o dieno de lata, têm alta mobilidade do transportador, mas seu intervalo de banda é zero ou aproxima-se de zero, limitando seu uso em transistores de efeito de campo Perspectivas de aplicativos em outros dispositivos eletrônicos.
Em contrapartida, os materiais em camadas compostos por elementos do Grupo V na tabela periódica, como o fósforo negro, apresentam um grande intervalo de banda e alta mobilidade do transportador, etc. No entanto, o fósforo negro é instável em condições atmosféricas A aplicabilidade do dispositivo produzido a partir dele tem sido limitada. Um estudo recente de antimoneno monocamada, um elemento de antimônio do grupo V, levou à predição teórica de que a banda de estibina varia com a espessura da camada Especialmente para monocapas de antimônio, teoricamente previsto para ter um bandgap de 2,28 eV. Enquanto isso, o antimônio tem uma maior mobilidade do carregador de carga do que o grafeno. De acordo com essas características, o antimônio é usado em dispositivos eletrônicos relacionados e Existem aplicações potenciais no campo dos dispositivos optoeletrônicos. Portanto, como obter o crescimento deste material, especialmente o antimônio monocamada de alta qualidade, atraiu muita atenção.
Academia Chinesa de Ciências, Instituto de Física, Academia Chinesa de Ciências / Física da Matéria Condensada Chinesa Pesquisador do Centro Nacional de Pesquisa liderado pela equipe de pesquisa de Gao Hongjun durante muitos anos comprometidos com a preparação de novos materiais de cristal bidimensionais, propriedades físicas e aplicação de pesquisas básicas fez uma série de resultados de pesquisa. Recentemente, O grupo de estudantes de doutorado Wu Xu, Shao Yan e o pesquisador Wang Ye-liang, etc., prepararam uma única camada de stirene, e sua estrutura e propriedades foram estudadas na espectroscopia de fotoelectrões, a equipe de pesquisa e o pesquisador associado do Centro de Radiação Synchrotron de Pequim Cooperação Wang Jiou, em cálculos teóricos, eles se associam ao Instituto de Física e outras disciplinas, como o Sun Jiatao, fornecendo o uso do substrato de monocristalismo monocristalino (PdTe2) por parte do pesquisador físico Shi Youguo.
Na concepção do esquema experimental específico, os pesquisadores consideram que a superfície da família de dissulfureto de metal de transição em camadas (TMD) PdTe2 é quimicamente estável com simetria hexagonal, período de treliça (4,10 Å) e cristal único de antimônio A periodicidade (4.12 Å) correspondente à rede na camada é apenas 2,3% a mais do que o antimônio monocamada previsto teoricamente (período 4.01 Å). Portanto, eles escolheram PdTe2 como substrato e utilizaram epitaxia de feixe molecular Método para obter antimônio monocamada de alta qualidade. A estrutura de arranjo atômico fino do antimônio monocamada foi estudada por meio de difração de elétrons de baixa energia (LEED) e microscopia de tunelamento de varredura (STM) Pode distinguir claramente os átomos de antimônio formados por uma estrutura hexagonal em favo de mel, é o stirene, os experimentos LEED mostram que obtiveram uma grande área, monocromático de antimônio de alta qualidade (Figura 1). Combinado com experiências de espectroscopia de fotoelectrômetro de raios X e gabinete eletrônico Os resultados do cálculo teórico da função do domínio revelam que os estados eletrônicos locais entre o antimônio monocamada e o substrato são muito poucos com apenas as interações fracas de van der Waals (Figura 2 e Figura 3). Mais observações experimentais STM e XPS mostram que ( Figura 4), uma única camada de antimônio O etileno no ar com alta estabilidade química, a exposição ao ar não é oxidada, esta característica é um importante metal de antimônio para aplicações práticas.
O trabalho fornece um método para a preparação de antimônio monocamada de alta qualidade e também fornece uma nova ideia para a preparação de uma heterosestrutura de material bidimensional com uma interface atômica plana usando diretamente um material TMD como substrato para crescimento epitaxial de uma monocamada Os materiais de cristal atômico bidimensional fornecem uma valiosa referência para o estudo de dispositivos de heterojunção de materiais bidimensionais. Ao mesmo tempo, o stirene como um novo tipo de materiais de cristal atômico bidimensional com estrutura de grafeno, expandindo cristais de favo de mel bidimensionais não carbono Campo de pesquisa de materiais, e possui ampla faixa, características de alta mobilidade, estáveis na atmosfera, o futuro dos dispositivos eletrônicos possui aplicações potenciais.
Os resultados relevantes foram publicados em Materiais Avançados, que ganharam o apoio da NSFC, MOST e CAS.
(A), uma ampla gama de imagens STM e pontos de difração LEED (b), resolução atômica STM (c) e a seção transversal lateral correspondente do diagrama (e, f) e as visões laterais superiores e laterais da estrutura atômica (d).
Figura 2. O modelo de estrutura atômica (a, d), a imagem de simulação STM correspondente (b), a imagem experimental (c), a vista superior e a imagem de echelon (e, f) da função local eletrônica de Pd na superfície de PdTe2.
As medidas XPS (a, b) dos elementos Pd e Te antes e depois da monocamada de antimônio foram cultivadas na superfície do substrato PdTe 2. As medidas XPS do elemento Sb no antimônio monocamada (c) mostraram que o substrato e o antimônio monocamada Não há quase nenhuma transferência de carga entre.
Figura 4. Estabilidade química de monocapas de esmalte de antimônio As experiências combinadas de STM (a, b, c) e XPS (d) mostram que as monocapas de antimônio não mudam após a exposição ao ar e exibem excelente estabilidade química.
