重新发现黑磷：用于光电子学与电子学的独特各向异性二维材料
介观与纳米尺度物理
2014-07-30 v2 材料科学
摘要
各向异性是指材料表现出依赖于方向的特性的性质。本文介绍黑磷（BP），它是磷在层状正交结构中最稳定的同素异形体，块体带隙为 0.3 eV。作为一种独特的二维材料，在其层平面内，电子、声子及其与光子的相互作用表现出高度的各向异性。通过角分辨拉曼和红外光谱以及角分辨输运研究，揭示了BP薄膜独特的各向异性性质。对于15 nm厚的BP，在120 K下，沿轻有效质量（x）和重有效质量（y）方向，我们测得空穴的霍尔迁移率分别为1000和600 cm^2/Vs。这些BP薄膜在2至5微米波长范围内也表现出大且各向异性的面内光学电导率。以4至30层BP（2至15 nm）作为沟道材料的场效应晶体管，在室温下表现出超过10^5的开关电流比、205 cm^2/Vs的场效应迁移率以及良好的饱和特性，这表明其高性能薄膜电子器件前景广阔。通过将窄带隙BP引入二维材料家族，我们填补了半金属石墨烯与宽带隙TMDCs之间的空白，而这正是红外光电子学极具潜力所在。最重要的是，这种引人入胜的材料独特的各向异性为实现角度依赖物理特性备受青睐的全新概念光电子和电子器件创造了前所未有的可能性。
引用
@article{arxiv.1402.0270,
title = {Rediscovering Black Phosphorus: A Unique Anisotropic 2D Material for Optoelectronics and Electronics},
author = {Fengnian Xia and Han Wang and Yichen Jia},
journal= {arXiv preprint arXiv:1402.0270},
year = {2014}
}