二维绝缘体蜂窝状 BeO 单层的外延生长
介观与纳米尺度物理
2022-08-10 v1 材料科学
摘要
二维（2D）材料的出现开启了平坦电子学的一个迷人前沿。大多数晶体原子层材料基于层状范德瓦耳斯材料，具有弱层间键合，这自然导致热力学稳定的单层。我们报道了由蜂窝结构 BeO（h-BeO）单原子层构成的二维绝缘体的合成，尽管其块体对应物具有纤锌矿结构。h-BeO 通过在 Si(111) 晶圆上便捷生长的 Ag(111) 薄膜上的分子束外延（MBE）生长。使用扫描隧道显微镜和谱学（STM/S），确定蜂窝 BeO 晶格常数为 2.65 埃，绝缘带隙为 6 eV。我们的低能电子衍射（LEED）测量表明，h-BeO 在毫米尺度上形成具有良好结晶性的连续层。莫尔条纹分析显示 BeO 蜂窝结构即使在跨越 Ag 台阶时也在原子登记中保持长程相位相干。我们通过使用 STS 和互补的密度泛函理论计算发现 h-BeO 层与 Ag(111) 衬底之间的相互作用较弱。我们不仅证明了通过 MBE 生长 h-BeO 单层的可行性，还说明大规模生长、弱衬底相互作用和长程结晶性使 h-BeO 成为未来技术应用的诱人候选者。更重要的是，创建无块体层状对应物的稳定单晶原子层的能力是裁剪新型二维电子材料的一种引人入胜的方法。
引用
@article{arxiv.2008.09142,
title = {Epitaxial Growth of Two-dimensional Insulator Monolayer Honeycomb BeO},
author = {Hui Zhang and Madisen Holbrook and Fei Cheng and Hyoungdo Nam and Mengke Liu and Chi-Ruei Pan and Damien West and Shengbai Zhang and Mei-Yin Chou and Chih-Kang Shih},
journal= {arXiv preprint arXiv:2008.09142},
year = {2022}
}
备注
25 pages, 7 figures, submitted to ACS Nano, equal contribution by Hui Zhang and Madisen Holbrook