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高分辨透射电子显微镜原位表征单层黑磷边缘结构和重构

姚奋发  肖张茹  金传洪  
【摘要】:摩尔定律限制了以硅、锗和III-IV族体材料为基底的隧穿场效应晶体管(TFET)尺寸的进一步减小,特别是在尺寸小于10纳米的范围。具有原子级厚度的二维半导体材料提供了一个打破这一限制的机会,例如过渡金属硫族化合物和黑磷材料等。边缘态对二维材料的电子结构有很大的影响,对二维材料纳米带的影响更大。在该工作中,我们在透射电子显微镜内通过电子束刻蚀可控的获得了几个纳米宽的分别沿zigzag,diagonal,和armchair三个方向的黑磷纳米带。结合原位加热技术,进一步原位表征了单层黑磷的边缘结构及其重构行为。同时,实验还发现了一种特殊的具有较高稳定性的双链结构。结合实验结果和密度泛函理论计算,我们进一步研究了几种边缘构型的形成能和稳定性。我们希望对黑磷材料的原子尺度的表征能够促进对这种新型材料更好的了解和应用。

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