超薄二维氧化物：关于制备、结构、缺陷、输运及电子与声子特性的展望
材料科学
2021-06-30 v1
摘要
在原子级薄层二维材料领域，尽管存在大量可供剥离的层状氧化物结构，氧化物仍相对未被充分探索。从应用角度看，人们对超薄膜氧化物纳米结构的兴趣日益增长。本展望论文讨论了在理解二维氧化物基本性质方面的最新进展。考虑了两类二维氧化物：（1）范德瓦耳斯键合的层状材料，其中过渡金属处于最高价态（以VO和MoO为代表）；（2）在正电碱金属阳离子层与带负电过渡金属氧化物层之间为离子键的层状材料（LiCoO）。针对后者，介绍了化学剥离工艺及其与机械剥离的结合。讨论了所得纳米片的结构相稳定性、阳离子尺寸的作用以及氧化物中缺陷的重要性。将二维性对声子、电子能带结构和电子屏蔽的影响置于其他二维材料（如过渡金属硫族化物）已知知识的背景下进行考察。在基于多体微扰理论使用准粒子自洽方法的层面上讨论电子结构，并严格评估其精度，包括电子-空穴相互作用对屏蔽和电子-声子耦合的影响。预测了LiCoO的锂覆盖表面出现二维电子气，及其与能带结构和成键拓扑方面的关联，以此作为表面在超薄材料中起关键作用的一个例证。最后，给出了电子输运及这些氧化物在纳米级场效应晶体管中应用的若干案例研究。
引用
@article{arxiv.2103.12530,
title = {Ultrathin 2D-oxides: a perspective on fabrication, structure, defect, transport, electron and phonon properties},
author = {Santosh Kumar Radha and Kyle Crowley and Brian A. Holler and Xuan P. A. Gao and Walter R. L. Lambrecht and Halyna Volkova and Marie-Hélène Berger and Emily Pentzer and Kevin Pachuta and Alp Sehirlioglu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2103.12530},
year = {2021}
}
备注
28 pages, 15 figures