高迁移率二维半导体Bi_(2)O_(2)Se的化学气相沉积生长:可控生长及材料质量

高迁移率二维半导体材料具有独特的性质,可在原子级厚度下维持晶体管的尺寸微缩,抑制短沟道效应,被认为是“后摩尔时代”晶体管沟道的候选材料。作为二维半导体中的一员,环境稳定、带隙合适的Bi_(2)O_(2)Se备受关注。与其他二维材料不同的是,Bi_(2)O_(2)Se可以通过逐层氧化成高介电常数的氧化物介电层,同时保持原子级平整的界面,这可与半导体产业界中的Si/SiO2相比拟。上述特性使Bi_(2)O_(2)Se成为构筑高性能电子、光电子器件的理想材料平台。为了实现二维Bi_(2)O_(2)Se的广泛应用,开发大面积、高质量、低成本的制备方法至关重要。在这篇综述中,我们总结了通过化学气相沉积方法控制二维Bi_(2)O_(2)Se生长的最新进展。我们首先介绍了Bi_(2)O_(2)Se的晶体结构和性质,而后,我们重点关注二维Bi_(2)O_(2)Se的形貌控制与规则阵列构筑,其中形貌控制包括成核模式的控制与维度控制。此外,我们探讨了通过控制缺陷和释放应力以提高Bi_(2)O_(2)Se电学质量的方法。最后,为满足先进电子应用的需求,我们提出了精确控制Bi_(2)O_(2)Se结构和质量的策略。

Bi2O2Se纳米带的气-液-固生长与高性能晶体管的构筑

作为一种具有高迁移率、高空气稳定性和带隙可调的二维材料,纳米硒氧化铋(Bi2O2Se)半导体有望成为未来电子学集成器件和光电子集成器件沟道材料的候选半导体。高质量的Bi2O2Se纳米带有望用于高性能晶体管的构筑;然而,其一维结构的合成方法尚未开发。在我们的研究中,我们在云母衬底上通过Bi催化汽-液-固生长机制合成了一维Bi2O2Se纳米带。合成的Bi2O2Se单晶纳米带的宽度为100 nm到20μm,长度可达亚毫米。再者,Bi2O2Se纳米带可以很容易地利用洁净转移方法被转移到Si O2/Si衬底上,并进一步制备成高性能场效应器件。Bi2O2Se纳米带场效应器件表现出优异的电学性质:室温电子迁移率高达~220 cm2·V-1·s-1,开关比高达>106,10μm沟道长度下电流密度高达~42μA·μm-1。由此说明,Bi2O2Se纳米带有望成为候选材料用于未来高性能晶体管的构筑。