压力将埃格斯特罗姆薄的半导体铋转变为金属,扩大了可重构电子产品的选择

二维 (2D) 材料是由 2004 年诺贝尔奖获得者石墨烯的分离引发的,它表明只需通过调整此类 2D 材料的厚度、应变或堆叠顺序即可调整电学、光学和机械行为,从而彻底改变了现代材料科学。从晶体管和柔性显示器到神经形态芯片,电子产品的未来预计将受到 2D 材料的大力推动。

来源:英国物理学家网首页
原子薄的铋在单层形式下是半导体,但在外部压力的驱动下可以转变为金属(或半金属)。由这种压力驱动的金属铋和MoS2组成的三层异质结构可以用来形成层选择性欧姆接触,其中电流可以根据需要通过外部电场在两个不同的MoS2层之间切换。图片来源:SUTD
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二维 (2D) 材料是由 2004 年诺贝尔奖获得者石墨烯的分离引发的,它表明只需通过调整此类 2D 材料的厚度、应变或堆叠顺序即可调整电学、光学和机械行为,从而彻底改变了现代材料科学。从晶体管和柔性显示器到神经形态芯片,电子产品的未来预计将受到 2D 材料的大力推动。

在 Nano Letters 上发表的一项题为“Ångström-Thickness 2D Bismuth 中的压力驱动金属性和与 MoS2 的层选择性欧姆接触”的新研究中,由 SUTD 领导的研究人员发现,轻轻挤压就足以使铋(元素周期表中最重的元素之一)改变其电特性。

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利用最先进的密度泛函理论 (DFT) 模拟,该团队表明,当单层铋(只有几个原子厚)在周围材料之间被压缩或“挤压”时,原子会从轻微波纹(或弯曲)结构重组为完全平坦的结构。这种结构扁平化虽然微妙,但却对电子产生了巨大的影响:它消除了能带隙并允许电子自由移动,使材料变成金属。

“一旦铋片变得完全平坦,电子态就会重叠,材料会突然像金属一样导电。这种转变完全是由机械压力驱动的,”新加坡科技大学博士后研究员王树华博士说。

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