中科院物理所實現(xiàn)超薄碲薄膜的制備及其面內(nèi)p-n結(jié)構(gòu)筑
碲，英文名tellurium，源自拉丁文tellus（意為地球），是自然界中能穩(wěn)定存在的最重的硫族元素。碲在單質(zhì)和化合物中具有較強的自旋軌道耦合效應(yīng)，其化合物是許多新奇物理現(xiàn)象的載體。近期，有關(guān)碲結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的理論與實驗研究正在引起研究人員的關(guān)注。 %i&am=
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最近，中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心表面物理國家重點實驗室SF06組博士生黃筱淳在副研究員王煒華和研究員郭建東的指導(dǎo)下，利用分子束外延技術(shù)，在SiC(0001)襯底外延石墨烯表面成功制備了單層和少量層碲薄膜，并利用低溫掃描隧道顯微鏡和掃描隧道譜儀對碲薄膜進行了原位表征。實驗發(fā)現(xiàn)制備出的碲薄膜由螺旋碲原子鏈平行排列而成，對應(yīng)于體相晶體的b0-c0面，如圖1所示。同時，隨碲薄膜厚度增加，碲薄膜的帶隙從單層中的0.92 eV單調(diào)減小至體相的0.33 eV（圖2）。相關(guān)工作于6月28日發(fā)表于《納米快報》【Nano Lett. 17, 4619 (2017)】。 s$^ 2Cuhv
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郭建東、王煒華課題組進一步發(fā)現(xiàn)，隨SiC襯底上外延石墨烯的層數(shù)增加，襯底對單層碲薄膜的電子摻雜逐漸減弱：在單層和雙層石墨烯上的單層碲薄膜表現(xiàn)為n型半導(dǎo)體，而在三層石墨烯上的單層碲薄膜則表現(xiàn)為p型半導(dǎo)體，如圖3所示。在此基礎(chǔ)上，通過生長晶格連續(xù)跨過單層/三層石墨烯襯底臺階邊緣的單層碲薄膜，他們成功獲得了面內(nèi)p-n結(jié)。對應(yīng)的結(jié)區(qū)寬度為6.2 nm，內(nèi)建電場為4×105 Vcm-1，如圖4所示。相關(guān)工作以通訊形式于6月12日發(fā)表在《先進材料》雜志上【Adv. Mater. 2018, 1802065 (2018)】。 2Z(?pJyDM
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以上工作得到科技部（2016YFA0300600, 2016YFA0202300，2017YFA0303600）、國家自然科學基金委（11634016，11474334）和中科院先導(dǎo)項目（XDB07030100）的資助。 X56.Y.
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圖1.碲晶體結(jié)構(gòu)及碲薄膜原子結(jié)構(gòu)示意圖。 .j!:Hp(z}
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圖2.碲薄膜的STM圖像以及碲薄膜的帶隙隨薄膜層數(shù)的變化。 ZU:c[`
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圖3.利用SiC襯底外延石墨烯的層數(shù)調(diào)控單層碲薄膜中的電子摻雜。 [c>YKN2qa
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圖4.基于單層Te薄膜的面內(nèi)p-n結(jié)。 xG%O ^
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1.https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.7b01029 <l)I% 1T_c
2.https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201802065
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