nanohappy分享 http://blog.sciencenet.cn/u/nanohappy

博文

2015Angew:新型二维半导体砷烯、锑烯 精选

已有 34409 次阅读 2015-1-16 14:54 |个人分类:生活点滴|系统分类:科研笔记|关键词:半导体,二维晶体,石墨烯,砷烯,锑烯| 半导体, 石墨烯, 二维晶体, 砷烯, 锑烯

2015砷烯锑烯二维半导体.pdf

砷烯、锑烯展现独特半导体特性

近日,南京理工大学纳米光电材料研究所曾海波团队(研究所网页:http://ion.njust-smse.com/),与美国Universityof Puerto Rico陈中方教授、南京师范大学李亚飞教授合作,在全新二维半导体设计方面取得重要突破,相关成果以“Atomically Thin Arseneneand Antimonene: Semimetal–Semiconductor and Indirect–Direct Band-GapTransitions” 为题在线发表在《德国应用化学》(Angew.Chem. In. Ed., 2015, DOI: 10.1002/anie.201411246)上,并被选为热点文章(HotPaper)、期刊封面。该期刊由德国Wiley公司出版,是化学与材料等学科顶尖期刊,影响因子为11.3。第一作者为张胜利博士,曾海波教授为通讯作者。

文章链接为:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201411246/abstract

   近年来,原子级厚度二维晶体材料,如石墨烯、硅烯和锗烯等,展现出卓越的性能,被广泛应用于信息、能源器件。然而,这些碳族二维晶体也暴露了严重的弱点——零带隙,严重影响了它们在电子、光电子器件中的应用。此外,硫化物二维晶体带隙小于2.0 eV,而氮化硼白石墨烯带隙则高达6.0 eV。显然,二维半导体的带隙、响应光谱波段存在严重缺失,影响了相应器件的发展。

 曾海波课题组设计了具有高稳定性、宽带隙的新型二维单元素半导体——单层砷烯(Arsenene)和锑烯(Antimonene)。首先,这两类二维材料的稳定性非常引人注目。一方面,所选取的母体晶体结构是它们最稳定的构型,其层间作用力仅与六方氮化硼接近。另一方面,砷烯和锑烯中每个原子遵循八电子配位,自我调整形成了高稳定的波浪状二维结构,相应的声子谱完全没有虚频。因此,实验上很可能通过机械剥离、液相剥离、气相生长等制备这两类材料。其次,这两类二维材料展现了具有重要应用前景的电子结构转变。砷和锑的层状块材是典型的半金属。而第一性原理计算结果显示,当减薄到一个原子厚度后,它们转变成了间接带隙半导体,带隙值分别为2.492.28eV,正好对应于蓝光光谱范围。此外,加载微小的双轴应变,就可实现从间接到直接带隙的转变,以及带隙大小的调控。这些电子结构特征表明,砷烯和锑烯在蓝光探测器、LED、激光器方面具有应用潜力,甚至可用于柔性透明力-电、力-光传感器

2004年发现石墨烯后,研究人员主要集中在IV碳族二维体系,忽视了V氮族。该工作设计的砷烯锑烯,及近两年发展迅猛的磷烯,有可能共同掀起氮族二维半导体实验和理论研究的热潮。该工作在线三天内即获得了国际同行的强烈关注。一方面,从arXiv预印本文库获悉,该工作已经被爱尔兰都柏林圣三一学院JonathanN. Coleman教授正面引用另一方面,该工作已经被NanoWerkChemistryViewsMaterialViewsNature等国际学术媒体进行了亮点报道,链接如下。

Nature 2015, 517, 246:

http://www.nature.com/nature/journal/v517/n7534/pdf/517246c.pdf

NanoWerk:

       http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=38681.php

ChemistryViews:

http://www.chemistryviews.org/details/ezine/7241602/As_and_Sb_Monolayers_as_2D_Semiconductors.html

MaterialsViews: 

http://www.materialsviewschina.com/2015/01/15239/

 

 

以上研究得到了科技部国家重大科学研究计划、基金委优秀青年基金、江苏省纳米材料与装备协同创新中心的资助。

 

后记:

1,本文在出版过程中得到了ANGEW主编、责任编辑、审稿人,的快速处理,2周即完成。无论他们能否看到,均至以真诚的感谢!尤其感谢审稿人的高度评价!其他国际同行的稿子,相信很快就会出来。

2,如果砷烯锑烯能成为一个新领域,理论上还有许多重要的工作有待开发,比如如何不需要外力、外场就能实现直接带隙?期待有同仁加入共同努力。

3,砷烯锑烯要能成为一个新领域,更为关键的是实验实现,因此后面二维晶体的制备将成为里程碑式工作。我们组和另一个德国组在尝试,但是我们组一直二维晶体制备技术就不高,德国人做事太慢,因此这一工作不大可能出自这两个组,呼唤二维晶体制备高手加入!

 希望这仅仅是个开始!

 

 



http://blog.sciencenet.cn/blog-2425-859987.html

上一篇:2014年度字“立”
下一篇:2015背靠背Advanced Materials: 显示用量子点新体系

109 郭向云 骆小红 张胜利 曾玉亮 李桧林 郭峰 张晗 徐耀 夏晖 许卫兵 王琴 竺立强 李鹤 谢茂才 唐江 张建 喻海良 宋秀峰 徐琴 武祥 廖蕾 撒同良 金震 邢捷 沈国震 叶明富 吕俊鹏 田娜 石磊 谭运飞 姜杨 吕喆 刘艳红 刘光波 谭平连 曹雁冰 王云才 游文武 王安邦 郝维昌 郭鹏飞 董侠 覃勇 钟玖平 庞欢 李彦涛 靳亚康 郭斌 李鑫 刘金平 占金华 黄良锋 张雪峰 强涛 徐海波 黄永义 钟伟 谢志刚 蔡小宁 苏力宏 赵增典 严运安 高进伟 倪世兵 谷长栋 牛棱渊 瞿佰华 程春 朱授恩 王加升 谭海仁 王海洋 甘阳 杨振清 陈斌 叶龙 嘲风科技动漫 向海峰 王洪吉 王路得 胡伟达 郭维 wenzi9888 guolinhao hwd6218554 zhshoubao yyi301 starmetis shirancong huangzhongfei fmhan saharafisher masa shenlu Epcug laoliangfada ybyb3929 zhouguanghui llqdick wangxiao7 zhoutong luoman214 crossludo ZYHDZ ShowAttitude luchingw taojy2572 hisapnano aliala

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (110 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备14006957 )

GMT+8, 2019-12-6 05:52

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部