黑磷及其合金單晶薄膜生長研究獲進(jìn)展
近期,中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研究員張凱等在高質(zhì)量黑磷薄膜的生長制備研究中取得重要進(jìn)展,首次實(shí)現(xiàn)了在介質(zhì)襯底上黑磷及其合金的高質(zhì)量單晶薄膜制備。相關(guān)研究成果以Growth of single-crystal black phosphorus and its alloy films through sustained feedstock release為題,在線發(fā)表在《自然-材料》(Nature Materials)上。 黑磷以高載流子遷移率、寬廣可調(diào)的直接帶隙、原子層范德華集成等獨(dú)特性質(zhì),成為繼硅等半導(dǎo)體材料之后,面向下一代電子、光電子應(yīng)用的重要備選材料之一。與硅基芯片依賴于高質(zhì)量單晶硅的制備類似,大面積高質(zhì)量黑磷二維原子晶體薄膜的制備是其走向規(guī);蓱(yīng)用的基礎(chǔ)。由于黑磷晶相苛刻的形成條件,薄膜生長過程中成核與成核密度難以控制,故現(xiàn)有方法制備的黑磷薄膜普遍為多晶結(jié)構(gòu),其晶體質(zhì)量難以滿足高性能器件的應(yīng)用需求。近年來,盡管已有一些階段性進(jìn)展,例如,張凱團(tuán)隊(duì)對黑磷薄膜生長展開了持續(xù)探索,通過相變誘導(dǎo)成核的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了介質(zhì)襯底上黑磷薄膜的成核與異質(zhì)外延生長(Nature Communications 2020, 11, 1330),但因生長可控性制約,薄膜的晶疇尺寸限于百納米級。高質(zhì)量黑磷薄膜尤其是單晶薄膜的生長仍是亟待攻克的難題。 |