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关于第五主族单原子二维材料的系统探索

据巨纳旗下低维材料在线91cailiao.cn技术工程师Ronnie介绍，二维半导体材料具有超轻超薄超柔的沟道、较高的迁移率等特点，是后摩尔时代微电子及光电子器件应用所需的一类重要材料。但目前发现的主要二维材料，包括石墨烯、过渡金属硫化物、黑磷等，都很难同时满足适当带宽、高迁移率、高稳定性等关键要求。针对这一问题，曾海波团队在新型二维材料理论设计与光电特性方面开展了系统研究。

2015年，以块体灰砷与灰锑为母体材料，南京理工大学曾海波团队设计了二维砷烯与锑烯热动力学最稳定的原子结构，并预测了其半导体性电子结构(Angew. Chem. In. Ed. 2015, 54, 3112)。但是除了维度缩减诱导的半金属-半导体转变以外，它们的价带顶、导带底、迁移率等对将来的器件设计非常关键。最近，该团队系统地探索了第五主族单原子二维材料的以上关键特征，包括磷烯、砷烯、锑烯、铋烯等（Angew. Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1666）。结果表明它们的带隙能量涵盖0.36至2.62 eV，对应于从红外到可见的宽光谱响应。价带顶分布于-4.66到-3.05 eV之间，导带底分布于-3.08到-1.22 eV之间。令人兴奋的是，结果表明它们会具有较高的迁移率，尤其是α相砷烯，高达105 cm2V-1s-1，与石墨烯相当，高于目前电子器件经典材料硅，也高于经典光电子材料三五族半导体。低维材料在线长期提供这一类优秀的高性能材料，这些结果为第五主族单原子二维材料的电子与光电子器件设计提供了关键参数。