物理学院杨金波、方哲宇和吕劲课题组协作开展
来源:攻略网 发表于2019-07-07 20:43:30 编辑:a-lin
摘要: 近来,北京大学物理学院杨金波、方哲宇和吕劲三个课题组展开协作,猜测二维的具有蜂窝状原子排布的BNC杂化资料是一类新的具有从紫外拓宽到可见光、

  近来,北京大学物理学院杨金波、方哲宇和吕劲三个课题组展开协作,猜测二维的具有蜂窝状原子排布的BNC杂化资料是一类新的具有从紫外拓宽到可见光、近红外以及远红外波段的可调能隙的谷电子学资料,并经过试验证明了该系统存在谷极化的现象。相关作业以“Valley Pseudospin with a Widely Tunable Bandgap in Doped Honeycomb BN Monolayer”为题,在线发表于纳米科学范畴的尖端期刊Nano Letters上(DOI:10.1021/ acs.nanolett.7b00271)。

  某些二维六角反演对称破缺的资料(比方过渡金属硫族化合物)的能带极值在布里渊区的不同方位,尽管能量简并,可是因为不同的谷有相反的磁矩和贝里曲率,不同谷有或许对外界的激起呼应相反。这些能带极值会构成相似电子自旋相同的可操控自由度,称为谷的赝自旋。对资料中谷赝自旋进行操控和使用,未来有望完成谷存储技能,因而,谷电子学的研讨遭到广泛重视。现在,过渡金属硫族化合物(TMDs)是试验上仅有能够调查的谷电子学现象的二维资料。杨金波、方哲宇和吕劲三个课题组协作,使用榜首原理核算,预言了氮化硼(BN)及碳原子掺杂氮化硼(BCN)资料系统在缺失C3对称性的维护情况下,资料仍具有非等价的能谷和完美的谷赝自旋性质,而且资料的带隙可随碳原子掺杂浓度从紫外到远红外大规模可调(见图1)。低浓度的掺杂下,因为人工超结构和谷的相互作用,能带劈裂成割裂的能级并具有非接连的谷霍尔电导。在高浓度掺杂下,试验上在可见光波段调查到因为谷极化导致的圆极化的光致发光现象,室温下宣布的圆偏振光的极化率挨近40%,77 K低温时,极化率高达70%(见图2)。该作业证明了谷相反的圆二色性不需要C3对称的维护,谷电子学的研讨可被拓宽到更多资料系统,如多晶系统。使用超晶格能够进一步完成谷的准量子化等。

  图1:(a)(BN)x(C2)1-x中带隙跟着掺杂浓度x的改变。(b)其间一个的正交方晶系(BN)0.5(C2)0.5单层的晶体结构。(c)(BN)0.5(C2)0.5单层的导带(黄色)和价带(赤色),带隙为1.78eV。中心的矩形是布里渊区域,色彩表明圆极化度。 K和K点是布里渊区域中带边的所对应的动量。(d)(BN)0.5(C2)0.5单层的价带(上)和导带(下)的贝里曲率。

  图2:(a)带隙可调的圆偏振光完成谷极化的光致发光进程的示意图。 B0.92NC2.44样品在(b)在300K右旋圆偏振光激起,(c)77K右旋圆偏振光激起(d)77K左旋圆偏振光激起下的圆极化光致发光。黑色和赤色曲线别离对应于右旋和左旋的圆偏振发光的强度,蓝色曲线对应于圆偏振光的极化度。激起激光的波长为488nm。

  近年来,杨金波、方哲宇、吕劲三个课题组展开协作,在二维资料方面取得了系列研讨成果,如使用等离激元效应完成单层MoS2的有用掺杂和谷电子学研讨【Adv. Mater. 27:5235,2019;ACS Nano 9,10158,2019;NPG Asia Materials(2019)6,e147; Scientific Reports 5:13906等】;猜测因为超薄结构带来的改善的门的操控以及表面光整带来的界面处较少的载流子散射,二维资料MoS2、黑磷、砷烯、锑烯做为沟道的晶体管在亚10nm尺度规模具有极好的器材体现,有望成为后摩尔年代替换硅的沟道资料【Chemistry of Materials,DOI:10.1021/acs.chemmater.6b04909((2019);ACS Applied Materials Interfaces,9,3959-3966(2019);Advanced Electronic Materials 1600191(2019)】。

  上述论文的榜首作者是北京大学物理学院博士生宋志刚,方哲宇课题组博士生李梓维为一起榜首作者。新加坡南洋理工大学刘政教授为试验供给了高质量二维资料。中科院物理所的白雪冬和王文龙研讨员供给了样品的高分辨率的透射电镜表征。上述研讨作业得到了国家自然科学基金、科技部国家严重研讨方案、人工微结构和介观物理国家重点试验室以及量子物质科学协同立异中心的支撑。

  修改:安定

  

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