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2014年中国纳米电子器件获重大突破

单层原子厚度的石墨烯的发现,标志着二维晶体作为一类可以影响人类将来电子技术的材料问世。可是二维石墨烯的电子规划中不具备能隙,在电子学运用中不能完结电流的“开”和“关”,这就弱胶带化了其代替计算机电路中半导体开关的用途。科学家们初步探求替换材料,希望打败石墨烯的缺陷,并提出了几种可以的替换材料,如单层硅、单层锗,但这些材料在空气中都不安稳,不利于实习运用。进一步探求具有新式功用并可实习运用的二维材料具有十分重要的意义和挑战性。

他们成功制备出依据具有能隙的二维黑磷单晶的场效应晶体管。与其他二维晶体材料对比,二维黑磷单晶材料更加安稳,但其单晶在常压下

不容易生长。陈仙辉课题组博士生叶国俊运用学校购置的高温高压组成设备,在高美纹纸胶带温高压的极点条件下成功生长出高质量的黑磷单晶材料,为完结二维黑磷单晶材料

奠定了基础。随后,陈仙辉课题组与张远波课题组协作,运用胶带进行机械掉落的方法,从块状单晶中剥出薄片,附着到镀有一层二氧化硅的硅晶片上,并在此基础

上制备出场效应晶体管。

实验闪现,当二维黑磷材料厚度小于7.5纳米时,其在室温下可以得到可靠的晶体管功用,其漏电流的调制起伏在10万量级,电流—电

压特征曲线展现出出色的电流丰满效应。晶体管的电荷载流子迁移率还呈现出对厚度的依赖性,当二维黑磷材料厚度在10纳米时,获得最高的迁移率值大约

1000平方厘米每伏每秒。这些功用标明,二维黑磷场效应晶体管在纳米电子器件运用方面具有极大的潜力。