六角氮化硼(h-BN)对单层硒化铟(InSe)的调制效应及这一新结构的电子性质

谢子锋， 张智慧， 李 赫， 郑 丹， 段 理

(1.长安大学材料科学与工程学院，西安 710064; 2.长安大学环境科学与工程学院，西安 710064)

1 引 言

自石墨烯从石墨中分离出来以后，二维材料由于其独特的光电性质，越来越受到人们的重视[1]. 但是本征石墨烯带隙为零，不具备半导体性质，这限制了其在纳电子学器件中的应用[2]. 作为替代方案，已经出现了其他二维材料的研究. 如二维硫族化合物，其带隙介于1-3 eV，这意味着可制造出较高开关比的器件[3, 4]. 黒磷，从块体到单层有0.3-2.0 eV的直接带隙以及较高的载流子迁移率，然而进一步研究发现，单层或几层BP在大气环境中不稳定，受空气中的水分和氧气的严重降解[5,6]. 具有类似石墨层状结构的六角氮化硼(h-BN)，带隙理论计算值为4.8 eV左右，实验值为5.9 eV左右，是一种宽禁带半导体[7]. 直接的宽带隙可用于远紫外光发射，同时具有良好的化学稳定性和力学性能. 比起常用的SiO2表面，h-BN片是原子级的薄片且没有电荷杂质以及悬挂键，h-BN作为一种良好的电介质材料而受到人们亲睐[8].

最近Geim等人成功制备出只有几个原子厚度的二维硒化铟(InSe)材料，它拥有比石墨烯、黒磷及其他过渡金属二硫属元素更好的半导体属性[9]. InSe，六方晶系结构，每层都有一个蜂窝状晶格. 层与层之间通过范德华力连接起来，层间距约为0.8 nm. 超薄InSe电子迁移率高，室温下超过1000 cm2V-1s-1，远远超过了硅，液氮温度下载流子迁移率可以达到104cm2V-1s-1[10， 11]. 这些研究表明二维InSe在超快电子领域和光电子领域有很大的应用……