【重磅】硒化铟——石墨烯和硅的"黄金分割点",有望成为下一代革命性半导体材料

烯碳资讯2018-06-01 18:50:39



小烯导读


      在对石墨烯和二维材料进行十年的深入研究之后,一种新发现的半导体材料在超快电子器件领域显示出了巨大的应用潜力!这种新的半导体材料就是硒化铟(InSe)!硒化铟(InSe)只有几个原子厚,类似于石墨烯。曼彻斯特大学和诺丁汉大学的研究人员在本周的Nature Nanotechnology 》上报道了这项研究。



图1   硒化铟(InSe)的原子结构


在对石墨烯和二维材料进行十年的深入研究之后,一种新发现的半导体材料在超快电子器件领域显示出了巨大的应用潜力!这种新是半导体材料就是硒化铟(InSe)!硒化铟(InSe)只有几个原子厚,类似于石墨烯。曼彻斯特大学和诺丁汉大学的研究人员在本周的Nature Nanotechnology 》上报道了这项研究。

 

石墨烯只有一个原子厚度,具有无可比拟的电子性能,所以人们对石墨烯在电子器件领域的应用寄予厚望。但是有一个很严重的问题是,石墨烯没有能隙。石墨烯的性质更像金属而并非半导体,导致它在晶体管类型应用的潜力大大受挫。

 

图2  二硒化铟器件


新的研究表明,硒化铟InSe晶体只有几个原子厚度,几乎和石墨烯一样薄。 InSe被证明具有比在现代电子学中普遍使用的硅更优异的电学性能。重要的是,不同于石墨烯,但与硅类似,超薄的硒化铟材料具有大的能隙,可以允许晶体管很容易的实现开关,可以被用来制备高速电子器件

 

将石墨烯与其他新材料相结合,这些新材料具有与石墨烯的非凡性能互补的独特特性,已经导致令人兴奋的技术进步,并且可以产生超出我们想象的应用。

 


因为发现石墨烯而获得诺贝尔奖的Andre Geim爵士是这项研究的作者之一,海姆教授认为新发现的硒化铟超薄半导体可能对未来电子学的发展产生重大影响。

 

“超薄硒化铟InSe就像是硅材料和石墨烯材料之间的黄金分割点,类似于石墨烯,InSe具有超薄的结构,允许被缩放到纳米尺寸;同时与硅类似,硒化铟InSe又是一种非常好的半导体。

 

摆在研究人员面前的难点是如何制备高质量的硒化铟电子器件。由于硒化铟非常薄,很容易被大气中的氧和水分迅速损坏。为了避免这种损坏,研究人员利用在国家石墨烯研究所开发的新技术,在氩气气氛中制备电子器件。

 

图3  硒化铟薄膜的载流子迁移率


利用这种技术,人们第一次制备出了高质量的原子级的硒化铟薄膜,其在室温下的电子迁移率达在2,000cm2 / Vs,显著高于硅材料。在更低的温度下这个值还会增大。


目前在实验室人们制备出了几微米的硒化铟材料,与人类头发的横截面相当。研究人员认为,通过利用现有广泛生产大面积石墨烯片的方法,硒化铟也可以很快在商业水平上生产。

 

论文的共同作者、(NGI)英国国家石墨烯研究院主任Vladimir Falko教授说:“NGI开发的用于将原子层材料分离成高质量二维晶体的技术为寻找新的光电材料提供了巨大的机会。我们将不断尝试寻找新的层状材料。超薄硒化铟InSe就是不断扩大的二维晶体家族的成员中的佼佼者。


目前,石墨烯和相关二维材料的研究是跨越科学和工程领域的材料学研究中进步最快的领域。


论文题目:

High electron mobility, quantum Hall effect and  anomalous optical response in atomically thin InSe


原文链接:

http://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2016.242.html

 Nature Nanotechnology (2016). DOI: 10.1038/nnano.2016.242 


论文作者:

Denis A. Bandurin1, Anastasia V. Tyurnina2,3, Geliang L. Yu1, Artem Mishchenko1, Viktor Zólyomi3, Sergey V. Morozov4,5, Roshan Krishna Kumar3, Roman V. Gorbachev3, Zakhar R. Kudrynskyi6, Sergio Pezzini7, Zakhar D. Kovalyuk8, Uli Zeitler7, Konstantin S. Novoselov3, Amalia Patanè6,

Laurence Eaves6, Irina V. Grigorieva1, Vladimir I. Fal’ko1,3, Andre K. Geim1* and Yang Cao1,3*


资料来源:烯碳资讯独家编辑整理,转载请注明。