黑磷裸露量子阱中的二维磁输运

黑磷（bP）是第二种已知的具有层状晶体结构的元素同素异形体，可通过机械剥离减薄至原子层厚度。我们在背栅场效应晶体管几何结构中制备了黑磷裸露量子阱，黑磷厚度范围为 $6\pm1$ nm 至 $47\pm1$ nm。通过使用聚合物封装覆盖层，我们抑制了黑磷的氧化，并观察到高达 600 cm$^2$/Vs 的场效应迁移率和超过 $10^5$ 的开关电流比。重要的是，在高达 35 T 的磁输运测量中观察到的 Shubnikov–de Haas（SdH）振荡揭示了在黑磷/氧化物界面的积累层中存在具有薛定谔费米子特征的二维空穴气。我们的工作表明，二维电子结构与二维原子结构是相互独立的。二维载流子限制可以在层状半导体材料中实现，而不必接近原子层厚度，这对于像黑磷这样在少层极限下变得越来越活泼的材料是有利的。