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少层碲:具有显著物理性质的类一维层状单质半导体

材料科学 2018-02-07 v4 介观与纳米尺度物理

摘要

少层碲是一种单质半导体,继承了黑磷(BP)所具有的大多数显著物理性质,并且可以通过简单的基于溶液的方法可行地合成。它由非共价结合的平行Te链组成,其中出现了类共价特征。我们相信,这一特征是先前发现的类共价准键合(CLQB)的又一例证,其中确实发生了波函数杂化。这种链间CLQB的强度与链内共价键的强度相当,导致了几种碲同素异形体的紧密稳定性。它还引入了可调带隙,从近乎直接的0.31 eV(块体)到间接的1.17 eV(2层)变化,以及在第一布里渊区中四个(两个)复杂的、高度各向异性和层依赖的空穴(电子)口袋。它还表现出非凡的高空穴迁移率(~105^5 cm2^2/Vs)以及沿非共价结合方向的强光学吸收、近乎各向同性和层依赖的光学性质、超过20%的大理想强度、比BP更好的环境稳定性,以及层间剪切和呼吸模式力常数的异常交叉。所有这些结果表明,少层Te是一种具有超高迁移率、高光吸收、本征各向异性、低成本制备、可调带隙、更好环境稳定性和近乎直接带隙的半导体。这种“类一维”少层Te,以及其他几何相似的层状材料,可能促进新一代层状材料的出现。

关键词

引用

@article{arxiv.1707.09888,
  title  = {Few-layer Tellurium: one-dimensional-like layered elementary semiconductor with striking physical properties},
  author = {Jingsi Qiao and Yuhao Pan and Feng Yang and Cong Wang and Yang Chai and Wei Ji},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1707.09888},
  year   = {2018}
}

备注

6 figures, 1 tables and supplemental materials (21 figures and 4 tables) appended