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1.
Field-effect transistors (FETs) for logic applications, graphene and MoS2, are discussed. These materials have based on two representative two-dimensional (2D) materials, drastically different properties and require different consider- ations. The unique band structure of graphene necessitates engineering of the Dirac point, including the opening of the bandgap, the doping and the interface, before the graphene can be used in logic applications. On the other hand, MoS2 is a semiconductor, and its electron transport depends heavily on the surface properties, the number of layers, and the carrier density. Finally, we discuss the prospects for the future developments in 2D material transistors.  相似文献
2.
许宏  孟蕾  李杨  杨天中  鲍丽宏  刘国东  赵林  刘天生  邢杰  高鸿钧  周兴江  黄元 《物理学报》2018,67(21):218201-218201
自从石墨烯被发现以来,机械解理技术已经成为制备高质量二维材料的重要方法之一,在二维材料本征物性的研究方面展现出了独特的优势.然而传统机械解理方法存在明显的不足,如制备效率低、样品尺寸小等,阻碍了二维材料领域的研究进展.近些年我们在机械解理技术方面取得了一系列的突破,独立发展了一套具有普适性的新型机械解理方法.这种新型机械解理方法的核心在于通过改变解理过程中的多个参数,增强层状材料与基底之间的范德瓦耳斯相互作用,从而提高单层样品的产率和面积.本文着重以石墨烯为例,介绍了该技术的过程和机理.相比于传统机械解理方法,石墨烯的尺寸从微米量级提高到毫米量级,面积提高了十万倍以上,产率大于95%,同时石墨烯依然保持着非常高的质量.这种新型机械解理方法具有良好的普适性,目前已经在包括MoS2,WSe2,MoTe2,Bi2212等几十种材料体系中得到了毫米量级以上的高质量单层样品.更重要的是,在解理过程中,通过调控不同的参数,可以在层状材料中实现一些特殊结构的制备,如气泡、褶皱结构等,为研究这些特殊材料体系提供了重要的物质保障.未来机械解理技术还有很多值得深入研究的科学问题,该技术的突破将会极大地推动二维材料领域的研究进展.  相似文献
3.
本文主要介绍了二维可饱和吸收体材料在固体激光器中的应用与研究进展。简要介绍了新型二维材料的性质和优点。以石墨烯、拓扑绝缘体、过渡金属硫化物和黑磷等新型二维材料为例分析了它们在固体激光器中实现调Q或锁模的过程,展示了二维材料在脉冲固体激光研究中的重要应用前景。二维材料与固体激光器的结合,可进一步推进二维材料的研究,有望开发出大量新型固体激光器件并且作为基础光源应用于多个领域,推动相关领域的发展。  相似文献
4.
张学进  陆延青  陈延峰  朱永元  祝世宁 《物理学报》2017,66(14):148705-148705
作为束缚于表面或界面的电磁波与极性元激发的耦合模量子,表面极化激元是克服衍射极限的核心物理.在紫外、可见以及近红外波段,表面等离子极化激元展现出了亚波长特性,具有高分辨成像等应用,并发展成为“表面等离子极化激元亚波长光学”学科;在中红外波段,表面声子极化激元发挥着同样的作用.太赫兹波段曾是人类认识的空白区域,近三十年来得以高速发展,其战略意义重大.具有克服衍射极限能力的太赫兹表面极化激元同样是小型化与集成化太赫兹器件,以及太赫兹超高分辨成像的重要物理基础.近几年来,对以石墨烯为代表的二维材料的研究突飞猛进,诞生了“石墨烯表面等离子极化激元亚波长光学”这门学科,并贡献于太赫兹领域.本文对可在太赫兹波段工作的人工超构材料、掺杂半导体、二维电子气、二维材料、拓扑绝缘体等结构材料的表面极化激元进行了较为全面的总结与介绍,为研制克服衍射极限的太赫兹集成光子学器件提供可资借鉴的物理基础.  相似文献
5.
史若宇  王林锋  高磊  宋爱生  刘艳敏  胡元中  马天宝 《物理学报》2017,66(19):196802-196802
近年来,二维材料优异的摩擦特性成为人们关注的焦点,然而目前缺乏理论上对其摩擦力进行快速、有效、精确的计算预测方法.本文提出采用密度泛函理论计算真实体系的滑动势能面,利用得到的“数值型势能面”替代传统的解析势函数,并结合Prandtl-Tomlinson模型,量化求解具有复杂形状势能面的真实二维材料体系的摩擦行为.基于该方法,揭示了原子力显微镜实验中观察到的石墨烯Moiré纹超晶格结构的双周期“黏-滑”摩擦现象;理论预测了二维材料异质结构的层间超低摩擦现象,相对于同质材料,其静摩擦力和滑动摩擦力均成数量级降低,发现势能面起伏和驱动弹簧刚度均会影响层间相对滑动路径,进而对层间的摩擦行为产生影响.该方法同样可拓展到其他van der Waals作用主导的界面摩擦体系.  相似文献
6.
袁俊辉  谢晴兴  余念念  王嘉赋 《物理学报》2016,65(21):217101-217101
基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了V族二维层状材料SbAs和BiSb在全氢化和全氟化后体系的晶体结构、稳定性和电子结构.计算结果表明,全氢化后SbAs和BiSb由buckled结构转变为准平面结构,而全氟化后则转变为low-buckled结构.同时,本征、全氢化和全氟化的SbAs和BiSb均具有很好的稳定性,具备实验合成的可能性.电子结构的分析表明,全氢化和全氟化后SbAs和BiSb均由宽带隙半导体转变为窄带隙的直隙半导体,且其能带结构仍具有很好的线性色散.通过对准平面和low-buckled结构SbAs和BiSb电子结构的进一步分析,揭示了全氢化和全氟化后体系能带变化的原因.在h-BN衬底上的计算结果显示,由于两者间的弱耦合作用,使得全氢化和全氟化SbAs的直隙半导体特征得以保留,表明其在未来光电子设备等领域中具有广泛的应用前景.  相似文献
7.
正美国科学家首次成功生成单层原子的二硫化钨(WS2)。这种材料具有不寻常的光致发光特性,可用于激光和发光二极管一类的光学装置。二维材料与相应的三维材料相比,具有极其不同的电子学与机械性能,可用在许多新奇的装置中。但是,至今为止,该领域中大多数的工作都集中在人们最熟知的二维材料——石墨烯的研究方面。然而石墨烯缺少直接电子带隙,因此科学家开始考虑其他的二维材料。  相似文献
8.
栾晓玮  孙建平  王凡嵩  韦慧兰  胡艺凡 《物理学报》2019,68(2):26802-026802
锑烯(antimonene)是继石墨烯和磷烯之后出现的新型二维材料,在锂离子电池等领域受到关注.本文基于第一性原理的密度泛函理论,计算研究了锑烯对Li原子的吸附特性,包括Li原子的最稳定吸附构型、吸附密度以及吸附Li原子的扩散路径.结果表明:Li原子最稳定的吸附位置位于谷位,即底层Sb原子之上、顶层三个Sb原子中心位置,吸附能为1.69 eV,吸附距离为2.81?;能带计算发现,锑烯为带隙宽度1.08 eV的间接带隙半导体,吸附Li原子后费米能级上升进入导带,呈现出金属性;原子分波态密度分析发现, Sb原子的p电子态和Li原子的p和s电子态形成明显的共振交叠,表现出杂化成键的特征;随着吸附Li原子数量增加,锑烯晶格结构和电子结构发生较大变化.通过微动弹性带方法计算发现, Li原子在锑烯表面的扩散势垒为0.07 eV,较小的势垒高度有利于快速充放电过程.  相似文献
9.
本文采用密度泛函理论系统的研究了二维单层金属卤化物CoX_2(X=Cl,Br,I)的结构稳定性、电子性质和磁性质.三种卤化物的束缚能分别是9.01、8.04和6.95 eV,表明Co原子和卤素原子间存在强相互作用.三种材料的能带结构都显示了间接带隙半导体特性.三种材料的总磁矩都是3 μ_B,主要来源于Co原子的磁矩.为了实现对材料物性的调控,我们考虑了双轴应变.发现压缩应变不仅可以显著增强铁磁态的稳定性,还可以实现体系从间接带隙半导体向直接带隙半导体的转变.  相似文献
10.
硅烯是单原子层的硅薄膜, 具有类石墨烯结构. 因此拥有与石墨烯相似的各种奇特的热学、 化学、 光学和电学性质. 近年来, 硅烯引起了研究者的广泛关注, 作为一种新型的二维狄拉克电子材料, 硅烯在理论计算和实验上都取得了不少新的进展. 本文主要在前人对硅烯实施边缘钝化、 掺杂、 外加电场、 加应力或者表面官能团修饰和吸附等研究的情况下, 结合当前硅烯的研究发展趋势, 重点研究了不同掺杂对硅烯性质的影响, 并探讨硅烯在未来硅基电子器件的应用前景.  相似文献
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