10.14 华中科技大学翟天佑课题组Te片 最新研究进展

华科翟天佑/周兴课题组:氢辅助合成超薄Te片及其光电性能研

华中科技大学翟天佑课题组Te片 最新研究进展

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本工作通过氢辅助化学气相沉积的方法实现了超薄二维碲(Te)纳米片的制备,TEM 和 Raman 表明合成的是高质量单晶,并通过 DFT 计算对其生长机理进行了解释。另外,构筑了场效应晶体管和光电探测器件对其性能进行了详细探究。

华中科技大学翟天佑课题组Te片 最新研究进展

背景介绍

自石墨烯被发现并测试出各种优异特性后,二维单元素材料得到了越来越多的关注。像硅烯、硼烯、黒磷等单元素材料,由于其独特的性能在光电探测器、拓扑超导、量子自旋霍尔效应等领域得到了广泛研究。然而,目前报道的单元素材料主要集中在 IIIA 到 VA 族,其他具有优异性能的二维单元素材料却鲜有报道。碲(Te)是典型的 VIA 族单元素材料,其结构由一维螺旋链组成,链内共价键结合,链间弱的范德华力结合。随着厚度从单层到块体的变化,碲可以实现从 1 到 0.35 eV 的可调带隙。

同时,碲表现出优秀的压电性能、热电性能、光电导以及各向异性,在场效应晶体管、热电器件和光电探测器等方向得到应用。然而,大部分报道的二维碲纳米片都是通过液相法制备得到,这就会不可避免的引入杂质、有机残留和缺陷等,对其性能产生影响。

研究出发点

气相法是公认的一种制备高质量单晶纳米片的方法。但是由于碲独特的链状结构使得其在生长过程中极易产生粗糙表面和混相。那么,我们通过设计一种氢辅助化学气相沉积的方法,在云母衬底上成功实现了二维超薄高质量单晶碲纳米片,其厚度可达 5 nm。进一步构筑器件对其电学和光学性能进行了详细探测。


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