单晶黑磷薄膜

亚厘米级单晶

原料缓释策略克服成核难题，长出高质量单晶黑磷薄膜，比传统硅器件更有潜力。

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Nature Materials 2023

具体参数

载流子迁移率

{'zh': '6500', 'en': '6500'} cm2 V-1 s-1

红外发射上限

{'zh': '6.9', 'en': '6.9'} μm

红外发射下限

{'zh': '3.7', 'en': '3.7'} μm

技术优势

成核受控，能长出大单晶

该策略降低成核率并促进横向生长，避免多晶合并，得到的薄膜横向尺寸达到亚厘米级，远超常规黑磷薄膜。

迁移率够高，器件性能有保障

薄膜质量高，低温下迁移率可达约6500 cm² V⁻¹ s⁻¹，并观察到Shubnikov–de Haas振荡，体现出良好的电学输运。

红外发射范围大幅拓宽

将该生长方法用于黑磷合金薄膜，其室温红外发射范围从3.7 μm延伸到6.9 μm，覆盖更多的红外应用波段。

应用场景

• 下一代电子器件：黑磷单晶薄膜的高迁移率和可调带隙，为超越硅基器件的下一代电子学提供核心材料。
• 红外光电子器件：黑磷合金薄膜将红外发射拓展至6.9 μm，可用于中红外光源与探测器。
• 二维材料异质结：单晶黑磷薄膜可作为高质量基底，用于构建范德华异质结。
• 高迁移率晶体管：低温下6500 cm² V⁻¹ s⁻¹的迁移率使黑磷薄膜适用于高性能晶体管沟道。