10.14 華中科技大學翟天佑課題組Te片 最新研究進展

華科翟天佑/周興課題組:氫輔助合成超薄Te片及其光電性能研

華中科技大學翟天佑課題組Te片 最新研究進展

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本工作通過氫輔助化學氣相沉積的方法實現了超薄二維碲(Te)納米片的製備,TEM 和 Raman 表明合成的是高質量單晶,並通過 DFT 計算對其生長機理進行了解釋。另外,構築了場效應晶體管和光電探測器件對其性能進行了詳細探究。

華中科技大學翟天佑課題組Te片 最新研究進展

背景介紹

自石墨烯被發現並測試出各種優異特性後,二維單元素材料得到了越來越多的關注。像硅烯、硼烯、黒磷等單元素材料,由於其獨特的性能在光電探測器、拓撲超導、量子自旋霍爾效應等領域得到了廣泛研究。然而,目前報道的單元素材料主要集中在 IIIA 到 VA 族,其他具有優異性能的二維單元素材料卻鮮有報道。碲(Te)是典型的 VIA 族單元素材料,其結構由一維螺旋鏈組成,鏈內共價鍵結合,鏈間弱的範德華力結合。隨著厚度從單層到塊體的變化,碲可以實現從 1 到 0.35 eV 的可調帶隙。

同時,碲表現出優秀的壓電性能、熱電性能、光電導以及各向異性,在場效應晶體管、熱電器件和光電探測器等方向得到應用。然而,大部分報道的二維碲納米片都是通過液相法制備得到,這就會不可避免的引入雜質、有機殘留和缺陷等,對其性能產生影響。

研究出發點

氣相法是公認的一種製備高質量單晶納米片的方法。但是由於碲獨特的鏈狀結構使得其在生長過程中極易產生粗糙表面和混相。那麼,我們通過設計一種氫輔助化學氣相沉積的方法,在雲母襯底上成功實現了二維超薄高質量單晶碲納米片,其厚度可達 5 nm。進一步構築器件對其電學和光學性能進行了詳細探測。


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