静电门控诱导的二维材料结构半导体到半金属相变
材料科学
2016-02-16 v1
摘要
通过原子结构变化对电导率和光学性质进行动态控制在信息存储中具有巨大技术重要性。能耗考量为在器件中使用薄层材料提供了驱动力。单层过渡金属硫族化物是近乎原子级薄的材料，可存在于多种晶体结构中，每种结构具有独特的电学性质。利用密度泛函方法，我们发现静电门控器件构型有可能在一些单层过渡金属硫族化物中驱动结构半导体到半金属的相变。我们首次表明，这种相变的动态控制可在精心设计的电子器件中实现。我们发现单层 MoTe2 中的半导体到半金属相变可通过数伏特的栅极电压在适当选择介电层时驱动。单层 TaSe2 中的结构相变被预测在类似条件下发生。尽管这两种材料所需的场强较大，但我们发现通过合金化（例如对于 MoxW1-xTe2 单层）可任意降低相变所需的栅极电压。我们开发了一种计算单层材料关于电荷和电压的相图的方法，并通过与直接计算和实验测量比较进行了验证。我们的发现确定了体材料中不存在的一种新物理机制，用于动态控制二维材料中的结构相变，为相变电子器件中的潜在应用提供了可能。
引用
@article{arxiv.1601.04073,
title = {Structural Semiconductor-to-Semimetal Phase Transition in Two-Dimensional Materials Induced by Electrostatic Gating},
author = {Yao Li and Karel-Alexander N. Duerloo and Kerry Wauson and Evan J. Reed},
journal= {arXiv preprint arXiv:1601.04073},
year = {2016}
}