Будущее информационных технологий требует маломощных высокопроизводительных транзисторов, будущая модель полупроводниковых технологий описывает будущее длины транзисторного канала менее 10 нанометров. В последние годы один из двух интересных (2D) атомных кристаллов исследуемых горячих точек по сравнению с традиционными полупроводниковыми материалами, Обладает преимуществами небольшого рассеяния, высокой подвижности, легкой подготовки штабелированных гетероструктур и легкой регуляции электрических свойств и стал одним из превосходных материалов для изготовления будущих транзисторов. В двухмерных атомных кристаллах, которые были обнаружены, Однослойные материалы элементов группы IV, такие как графен, силасквиоксан, гермилен и оловодиен, обладают высокой подвижностью носителей, но их ширина запрещенной зоны равна нулю или приближается к нулю, ограничивая их использование в полевых транзисторах Перспективы применения в других электронных устройствах.
Напротив, слоистые материалы, состоящие из элементов группы V в периодической таблице, такие как черный фосфор, имеют большую ширину запрещенной зоны и высокую подвижность носителей и т. Д. Однако черный фосфор неустойчив в атмосферных условиях , Применимость устройства, изготовленного из него, была ограничена. Недавнее исследование монослойным антимонином, элементом группы сурьмы группы V, привело к теоретическому предсказанию того, что запрещенная полоса заготовки изменяется с толщиной слоя , Особенно для монослоев сурьмы, теоретически прогнозируется наличие запрещенной зоны 2,28 эВ. Между тем, сурьма имеет более высокую подвижность носителей заряда, чем графен. Исходя из этих характеристик, сурьма широко используется в связанных электронных устройствах и Существуют потенциальные применения в области оптоэлектронных устройств. Поэтому, как получить рост этого материала, особенно высококачественной монослойной сурьмы, привлекло много внимания.
Китайская академия наук, Китайская академия наук Институт физики / Институт физики конденсированных сред в Пекине Национальный исследовательский центр, возглавляемый исследовательской группой Гао Хунцзюнь, в течение многих лет занимался подготовкой новых двухмерных кристаллических материалов, физическими свойствами и применением фундаментальных исследований сделал ряд исследовательских достижений. Группа аспирантов Ву Сюй, Шао Янь и исследователь Ван Э-Лян и т. Д. Подготовили один слой мешалки, а его структура и свойства были изучены в фотоэлектронной спектроскопии, исследовательской группе и Центре радиационной синхронизации в Пекине, Ван Цзиу, в теоретических расчетах они ассоциируются с Институтом физики и другими дисциплинами, такими как Sun Jiatao, при условии использования двух монокристаллического субстрата теллурида палладия (PdTe2) физическим исследователем Ши Игуо.
При разработке конкретной экспериментальной схемы исследователи считают, что поверхность слоистого переходного халькогенида переходного металла PdTe2 имеет стабильную химическую поверхность, гексагональную симметрию, период решетки (4.10 Å) и монокристалл сурьмы Согласованность решетки периодичности (4.12 Å) в слое только на 2,3% больше, чем теоретически предсказанная монослойная сурьма (период 4,01 Å). Поэтому они выбрали PdTe2 в качестве субстрата и использовали молекулярно-лучевую эпитаксию Метод получения высококачественной монослойной сурьмы. Изучена тонкая структура расположения атомов монослойной сурьмы с помощью дифракции электронов низкой энергии (LEED) и сканирующей туннельной микроскопии (STM) Можно четко различать атомы сурьмы, образованные гексагональной сотовой структурой, является стимулятором, эксперименты LEED показывают, что они получили большой размер, высококачественный монокристалл сурьмы (рис. 1). В сочетании с экспериментами по рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и электронным бюро Теоретические расчетные результаты функции домена показывают, что локальные электронные состояния между монослойной сурьмой и субстратом очень малы только при слабых ван-дер-ваальсовых взаимодействиях (рис. 2 и рис. 3). Дальнейшие экспериментальные наблюдения STM и XPS показывают, что ( Рисунок 4), один слой сурьмы Этилен в воздухе с высокой химической стабильностью, воздействие воздуха не окисляется, эта особенность является еще одним важным металлом сурьмы для практического применения.
Работа обеспечивает способ получения высококачественной монослойной сурьмы, а также дает новую идею для получения гетероструктуры двумерного материала с атомно-плоской поверхностью путем непосредственного использования материала TMD в качестве подложки для эпитаксиального роста монослоя Двумерные атомно-кристаллические материалы являются ценным ориентиром для изучения двумерных материальных гетеропереходов. В то же время, как новый тип двумерных атомных кристаллических материалов, графеноподобная структура, расширяющиеся двумерные сотовые кристаллы на основе углерода Область исследований материалов, и она имеет широкую полосу, высокие характеристики мобильности, стабильность в атмосфере, будущее электронных устройств имеет потенциальные возможности применения.
Соответствующие результаты были опубликованы в Advanced Materials, которая получила поддержку NSFC, MOST и CAS.
(A), широкий диапазон изображений STM и дифракционных пятен LEED (b), STM (c) атомного разрешения и соответствующее поперечное сечение диаграммы (e, f) и верхний и боковой виды атомной структуры (d).
Рисунок 2. Модель атомной структуры (a, d), соответствующее имитационное изображение STM (b), экспериментальное изображение (c), вид сверху и изображение эшелона (e, f) электронной локальной функции Pd на поверхности PdTe2.
Измерения XPS (a, b) элементов Pd и Te до и после монослоя сурьмы выращивались на поверхности подложки PdTe 2. Измерения XPS элемента Sb в монослойной сурьме (c) показали, что субстрат и монослойная сурьма Между переходом практически нет никакой платы.
Рисунок 4. Химическая стабильность монослоев сурьмяной эмали. Объединенные эксперименты STM (a, b, c) и XPS (d) показывают, что монослои сурьмы не меняются после воздействия воздуха и обладают превосходной химической стабильностью.
