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基于拓扑/二维量子材料的自旋电子器件
1
作者 江龙兴 李庆超 +5 位作者 张旭 李京峰 张静 陈祖信 曾敏 吴昊 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期69-81,共13页
拓扑材料和二维材料等新型量子材料,为自旋电子器件的研究与发展提供了新契机.这些量子材料不但有助于提高电荷-自旋转换效率及提供高质量异质结界面,从而改善器件表现,更由于它们丰富的相互作用和耦合关系,能提供新奇物理现象和新的物... 拓扑材料和二维材料等新型量子材料,为自旋电子器件的研究与发展提供了新契机.这些量子材料不但有助于提高电荷-自旋转换效率及提供高质量异质结界面,从而改善器件表现,更由于它们丰富的相互作用和耦合关系,能提供新奇物理现象和新的物性调控机制,在自旋电子器件方面具有潜在的应用价值.拓扑材料和二维材料,尤其是层状拓扑材料、二维磁性材料以及它们组成的异质结的相关研究,取得了丰硕的成果,兼顾了启发性与及时的实用性.本文将综述这些新型量子材料的近期研究成果:首先重点介绍拓扑材料在自旋轨道力矩器件中实现的突破;其次着重总结二维磁性材料的特性及其在自旋电子器件中的应用;最后将进一步讨论由拓扑材料/二维磁性材料组成的全范德瓦耳斯异质结的研究进展. 展开更多
关键词 自旋电子器件 拓扑材料 二维材料 全范德瓦耳斯异质结
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GaN/VSe_(2)范德瓦耳斯异质结电接触特性及调控效应 被引量：1
2
作者 汤家鑫 李占海 +1 位作者 邓小清 张振华 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第16期217-228,共12页
降低金属-半导体界面的肖特基势垒并实现欧姆接触对于研发高性能肖特基场效应管非常重要.鉴于实验上已成功制备GaN及1T-VSe_(2)单层,本文理论构建GaN/1T-VSe_(2)异质结模型,并利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了其稳定性、肖特基... 降低金属-半导体界面的肖特基势垒并实现欧姆接触对于研发高性能肖特基场效应管非常重要.鉴于实验上已成功制备GaN及1T-VSe_(2)单层,本文理论构建GaN/1T-VSe_(2)异质结模型,并利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了其稳定性、肖特基势垒特性及其调控效应.计算的形成焓及淬火分子动力学模拟表明构建的异质结是稳定的.研究表明:本征异质结为p型肖特基接触,同时发现施加拉伸或压缩应变,异质结始终保持p型肖特基接触不变,没有出现欧姆接触.而施加外电场则不同,具有明显的调控效应,较高的正向电场能使异质结从肖特基接触转变为欧姆接触,较高的反向电场能导致p型肖特基接触转变为n型肖特基接触.特别是实施化学掺杂,异质结较容易实现由肖特基接触到欧姆接触的转变,例如引入B原子能使GaN/1T-VSe_(2)异质结实现典型的欧姆接触,而C和F原子掺杂,能使GaN/1T-VSe_(2)异质结实现准欧姆接触.这些研究对该异质结的实际应用提供了理论参考,特别是对于研发新型高性能纳米场效应管具有重要意义. 展开更多
关键词 范德瓦耳斯异质结 肖特基势垒 欧姆接触 物理调控 化学掺杂
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石墨烯/C_(3)N范德瓦耳斯异质结的可调电子特性和界面接触
3
作者 黄敏 李占海 程芳 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第14期226-235,共10页
基于石墨烯的范德瓦耳斯异质结既可以调节石墨烯的电子特性,还可以保留原始单层材料的优越特性.利用第一性原理,本文系统地研究了石墨烯/C_(3)N范德瓦耳斯异质结的结构、电接触类型及光学性质.研究表明,平衡态下异质结中存在仅为0.039 e... 基于石墨烯的范德瓦耳斯异质结既可以调节石墨烯的电子特性,还可以保留原始单层材料的优越特性.利用第一性原理,本文系统地研究了石墨烯/C_(3)N范德瓦耳斯异质结的结构、电接触类型及光学性质.研究表明,平衡态下异质结中存在仅为0.039 eV的准p型欧姆接触.外加电场能调控异质结界面的接触类型,实现p型肖特基接触到欧姆接触的转变.垂直应变可以同时调控石墨烯和C_(3)N的投影能带,甚至为石墨烯打开了一个不可忽视的带隙(360 meV).外加电场和施加垂直应变这两种物理方法都能对异质结中石墨烯层的载流子掺杂类型和浓度进行有效调制.石墨烯层的载流子掺杂浓度的增大通过电场的调制更显著.与单层石墨烯和C_(3)N相比,两者构成的范德瓦耳斯异质结的光学响应范围和光吸收率均得到了提高.光谱中的主吸收峰高达10^(6) cm^(-1).这些结果不仅为基于石墨烯/C_(3)N范德瓦耳斯异质结器件的设计提供了有价值的理论指导,还为异质结在光电纳米器件和场效应晶体管器件应用提供了新的思路和设计. 展开更多
关键词 范德瓦耳斯异质结 肖特基接触 欧姆接触 电接触
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双层MoS_(2)/VS_(2)范德瓦耳斯异质结中界面特性的改善与光学性能的提升
4
作者 潘乘风 时安琪 +3 位作者 孙大中 李沙沙 王冰 牛相宏 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第11期2007-2013,共7页
利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了不同层数MoS_(2)和VS_(2)堆垛形成的范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性能。通过从头算分子动力学验证了两种异质结在室温下的稳定性。此外,两种异质结均显示p型肖特基接触,但相较于单层MoS... 利用基于密度泛函理论的第一性原理计算研究了不同层数MoS_(2)和VS_(2)堆垛形成的范德瓦耳斯异质结的电子结构和光学性能。通过从头算分子动力学验证了两种异质结在室温下的稳定性。此外,两种异质结均显示p型肖特基接触,但相较于单层MoS_(2)构成的异质结,在双层MoS_(2)和VS_(2)堆垛形成的异质结中,势垒高度从0.36 eV显著降低到0.08 eV,有效地形成了低接触电阻,有助于降低载流子输运损失的能量。光吸收光谱的计算表明,双层MoS_(2)构成的异质结具有更高的吸收峰值。研究成果对基于MoS_(2)的异质结设计以及在高性能光电器件方面的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 密度泛函理论 MoS_(2) 电子结构 范德瓦耳斯异质结 肖特基势垒 光吸收
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二维材料的新奇物理及异质结的能带调控 被引量：1
5
作者 高琦璇 钟浩源 周树云 《物理》 CAS 北大核心 2022年第5期310-318,共9页
以石墨烯为代表的层状材料具备显著区别于三维材料的新奇物理特性。更为重要的是,原子级平整的二维材料使得科学家们可以将不同的二维材料通过堆垛或者把相同的二维材料通过堆垛加扭转构成范德瓦耳斯异质结。通过层间耦合作用,可对异质... 以石墨烯为代表的层状材料具备显著区别于三维材料的新奇物理特性。更为重要的是,原子级平整的二维材料使得科学家们可以将不同的二维材料通过堆垛或者把相同的二维材料通过堆垛加扭转构成范德瓦耳斯异质结。通过层间耦合作用,可对异质结的能带结构和物理性质进行有效调控,从而衍生出单个二维材料所不具备的新奇物性。范德瓦耳斯异质结的能带调控极大地拓宽了二维材料的科学研究和应用前景。 展开更多
关键词 二维材料 范德瓦耳斯异质结 能带结构调控
原文传递
层间电荷转移增强二硫化铼/石墨烯异质结薄膜的反饱和吸收特性 被引量：1
6
作者 徐翔 张莹 +4 位作者 刘增辉 白杏 王骏 闫庆 华灯鑫 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第20期116-123,共8页
提高二维纳米材料的非线性光学响应,推动非线性光学在光电子领域的应用,是当前的一项巨大挑战,而构建高质量的范德瓦耳斯异质结,研究其非线性光学响应的内在机理,是解决途径之一。本文采用液相剥离结合真空抽滤技术,选择不同的混合方式... 提高二维纳米材料的非线性光学响应,推动非线性光学在光电子领域的应用,是当前的一项巨大挑战,而构建高质量的范德瓦耳斯异质结,研究其非线性光学响应的内在机理,是解决途径之一。本文采用液相剥离结合真空抽滤技术,选择不同的混合方式(粉末混合、超声后混合、离心后混合),构建了三种二硫化铼/石墨烯异质结薄膜,并利用拉曼光谱仪、近红外吸收光谱仪以及原子力显微镜等对其进行了光学表征。采用自主搭建的高重复频率、窄脉宽飞秒Z扫描系统,重点研究了上述异质结薄膜在800 nm处的非线性光学特性,得到了其三阶非线性极化率虚部、品质因数等重要的非线性光学参数。结果表明:异质结的成功构建使得材料的非线性光学响应显著增强,超声后混合的二硫化铼/石墨烯薄膜的品质因数是纯二硫化铼薄膜的3.5倍,纯石墨烯的1.6倍;超声后混合的二硫化铼/石墨烯薄膜具有最高的反饱和吸收特性,其品质因数相较于粉末混合、离心后混合的异质结薄膜分别提高了44%和27%。本文为范德瓦耳斯异质结的制备提供了新思路,同时也为飞秒光限幅器件的研究打下了理论基础。 展开更多
关键词 材料 范德瓦耳斯异质结 二硫化铼 石墨烯 非线性光学 反饱和吸收
原文传递
不同堆垛结构二硫化铼/石墨烯异质结的光电化学特性 被引量：1
7
作者 徐翔 张莹 +4 位作者 闫庆 刘晶晶 王骏 徐新龙 华灯鑫 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期360-366,共7页
能源及污染是新时代所面临的重要难题,光催化技术可通过电解水产氢以及降解有机物污染物,在一定程度上解决此问题.而制备光催化活性较好、光生载流子分离效率高的光催化剂是这项技术的关键.本文采用液相剥离法结合电泳沉积法制备得到具... 能源及污染是新时代所面临的重要难题,光催化技术可通过电解水产氢以及降解有机物污染物,在一定程度上解决此问题.而制备光催化活性较好、光生载流子分离效率高的光催化剂是这项技术的关键.本文采用液相剥离法结合电泳沉积法制备得到具有不同堆垛结构的二硫化铼-石墨烯(ReS_2-Gra, ReS_2在上)与石墨烯-二硫化铼(Gra-ReS_2,石墨烯在上)范德瓦耳斯异质结薄膜,并对其进行了光谱学表征.将上述异质结作为光电极材料,应用在光电化学反应中,发现:1)不同的堆垛结构,将影响异质结材料的光电化学特性,即在相同条件下,与ReS_2-Gra光电极相比, Gra-ReS_2光电极的光电流增大了54%;2)异质结的构建,使得光电极材料的光电化学特性得到显著增强,得到了更大且响应更迅速的光电流,即Gra-ReS_2光电极(2.47μA)的光电流响应是纯ReS_2光电极(1.16μA)的2倍.本工作为范德瓦耳斯异质结的制备提出新思路的同时,也为太阳能转换器件的研究打下了理论基础. 展开更多
关键词 范德瓦耳斯异质结 二硫化铼 石墨烯 光电化学特性
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基于双极性二维晶体的新型p-n结
8
作者 张增星 李东 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第21期88-101,共14页
二维晶体的特殊结构和新奇物理性能为构建新型纳米结构和器件,实现半导体领域的突破性进展提供了可能.本文首先介绍了双极性二维晶体的基本物理性能和相关范德瓦耳斯异质结的制备方法.在此基础上,主要综述了双极性二维晶体在新型电场调... 二维晶体的特殊结构和新奇物理性能为构建新型纳米结构和器件,实现半导体领域的突破性进展提供了可能.本文首先介绍了双极性二维晶体的基本物理性能和相关范德瓦耳斯异质结的制备方法.在此基础上,主要综述了双极性二维晶体在新型电场调制二维晶体p-n结与异质p-n结以及非易失性可存储二维晶体p-n结等方面的应用、相关结构设计、电子和光电子等物理性能.然后进一步介绍了该类新型p-n结在逻辑整流电路、场效应光电子晶体管、多模式非易失性存储器、整流存储器、光电子存储器、光伏器件等方面的潜在应用.最后总结展望了该种新型p-n结在相关领域的可能发展方向. 展开更多
关键词 二维晶体 P-N结 范德瓦耳斯异质结 电性能和光电子性能
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柔性无机铁电薄膜的制备及其在存储器领域应用研究进展 被引量：1
9
作者 戚佳斌 谢欣瑜 李忠贤 《人工晶体学报》 CAS 北大核心 2023年第3期380-393,共14页
与传统硅基电子相比,柔性电子因其独特的便携性、折叠卷曲性和生物相容性被广泛研究。柔性存储器作为柔性电子重要分支,在可穿戴设备、智慧医疗、电子皮肤等领域展现出良好的应用前景。同时随着5G、人工智能、物联网等新一代信息技术深... 与传统硅基电子相比,柔性电子因其独特的便携性、折叠卷曲性和生物相容性被广泛研究。柔性存储器作为柔性电子重要分支,在可穿戴设备、智慧医疗、电子皮肤等领域展现出良好的应用前景。同时随着5G、人工智能、物联网等新一代信息技术深入应用,市场对高密度、非易失、超低功耗柔性存储器的需求持续释放,催生了柔性铁电存储器件的研究热潮。本文综述了近年来柔性无机铁电薄膜的制备及其在存储器领域应用进展。首先介绍了柔性铁电薄膜制造技术的发展情况,包括柔性基板上的范德瓦耳斯异质外延、刚性基板上的化学蚀刻分层、新型二维(2D)铁电材料生长等,然后介绍了基于无机铁电薄膜的柔性存储器的研究进展,最后对柔性铁电存储器的未来发展进行了展望。 展开更多
关键词 柔性 无机材料 铁电薄膜 范德瓦耳斯异质外延 化学蚀刻 二维铁电材料 存储器
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氧氯化铋/铯铅氯范德瓦耳斯异质结环境稳定性与光电性质的第一性原理研究
10
作者 姚熠舟 曹丹 +4 位作者 颜洁 刘雪吟 王建峰 姜舟婷 舒海波 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2022年第19期318-327,共10页
以铯铅氯为代表的全无机金属卤化物钙钛矿因为优异的光电性质与缺陷容忍度成为发展高性能光伏和光电子器件的重要候选材料.然而,较差的结构稳定性成为限制其商业化应用的瓶颈问题.本文提出范德瓦耳斯集成薄层的氧氯化铋(BiOCl)在铯铅氯... 以铯铅氯为代表的全无机金属卤化物钙钛矿因为优异的光电性质与缺陷容忍度成为发展高性能光伏和光电子器件的重要候选材料.然而,较差的结构稳定性成为限制其商业化应用的瓶颈问题.本文提出范德瓦耳斯集成薄层的氧氯化铋(BiOCl)在铯铅氯钙钛矿(CsPbCl_(3))表面形成范德瓦耳斯异质结,结合第一性原理计算与从头算分子动力学模拟系统研究了BiOCl/CsPbCl_(3)范德瓦耳斯异质结的环境稳定性以及界面效应对其光电性质的影响.计算结果表明,范德瓦耳斯集成BiOCl在CsPbCl_(3)的表面能够极大地改善其环境稳定性,这源于高稳定的BiOCl层隔绝了水和氧分子与钙钛矿晶格的反应.并且,两种不同终端的BiOCl/CsPbCl_(3)范德瓦耳斯异质结显示Ⅱ型的能带结构,这有助于促进载流子分离;但是,CsCl_(3)终端的异质结表现出比PbCl终端异质结更大的能带带阶,导致CsCl_(3)终端的异质结具有更高的开路电压和更低的暗电流.由于BiOCl和CsPbCl_(3)不同的禁带宽度使得异质结在可见到紫外光区域都显示出较高的光学吸收系数.本工作为提高CsPbCl_(3)钙钛矿材料的结构稳定性以及在高性能光电器件的应用提供了一个新的思路和理论基础. 展开更多
关键词 全无机卤化物钙钛矿 稳定性 范德瓦耳斯异质结 光电性质 第一性原理
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