10.3.3 类石墨烯材料,Graphene-like Materials
的有关信息介绍如下:
类石墨烯材料(Graphene-like Materials)是具有与石墨烯相似的二维层状结构或能带特征的材料,主要包括硅烯、MoS?等,其研究旨在突破石墨烯零带隙限制,拓展在电子学、光电子学等领域的应用潜力。
单原子层硅晶体薄膜,六边形蜂窝状晶格,易弯曲,晶格常数不固定,sp2/sp3杂化比例可变。
在第一布里渊区K点存在π键和π*键,形成克拉克圆锥(类似石墨烯的狄拉克锥)。
能带隙:零带隙,但可通过电场(0~1.03 V/?)连续调节(范围0~0.16 eV)。
载流子:导带和价带能带呈线性,载流子为无质量费米子。
抗氧化性:硅烯纳米带抗氧化能力极强,氧气中开始氧化所需浓度比硅表面高10?倍。
拓扑相变:施加电场时可从拓扑绝缘体转变为能带绝缘体,临界电场下产生螺旋零模式,形成量子线或量子点。
工艺兼容性:与硅基工艺兼容,便于器件集成。
硼化物表面外延生长:在超高真空下于ZrB?(0001)面自发外延生成硅烯。
Ag单晶表面沉积:在Ag(001)、(011)、(111)面制得平行于{110}方向的硅烯纳米带(宽度0.8 nm或1.6 nm)。
六方晶系,单层由“Mo-S-S”三明治夹心结构组成(中间Mo原子层,上下S原子层),层内共价键结合,层间范德瓦尔斯力结合。
多层MoS?层间距为0.65 nm。
能带隙:块状为间接带隙(1.29 eV),单层为直接带隙(1.90 eV),且随层数增加能带隙减小(范围1.29~1.90 eV)。
电子迁移率:约100 cm2/(V·s),低于硅但高于非晶硅和有机半导体。
其他特性:储量丰富、无毒、价格低廉,具有独特电学、热学、力学和光学性质。
机械剥离法:通过胶带剥离获得单层或多层MoS?。
化学气相沉积(CVD):在衬底上生长大面积均匀薄膜。
电子学:场效应晶体管、逻辑电路。
光电子学:光电探测器、光发射器、太阳能电池。
柔性显示:透明导电电极、柔性显示屏。


