van der waals(vdw)金属接触已被证明是一种有希望的方法,可降低接触性并最大程度地减少二维(2D)半导体界面处的费米水平插头。但是,只能将有限数量的金属剥离并层压到FABSCRAPITE VDW触点,并且所需的手动传输过程是不可扩展的。在这里,我们报告了一种易于适用于各种金属和半导体的晶圆尺度和通用VDW金属集成策略。通过利用热分解聚合物作为缓冲层,直接沉积了不同的金属,而不会损害下面的2D半导体通道。聚合物缓冲液可以通过热退火干燥。使用此技术,可以将各种金属整合为2D晶体管的接触,包括AG,Al,Ti,Ti,Cr,Ni,Cu,Cu,Co,au,pd。最后,我们证明了这种VDW集成策略可以扩展到具有降低费米级固定效果的批量半导体。
对应物。[2]因此,2D材料非常适合柔性光电子,并且有可能用于下一代超薄电子和光电设备。[1]在2004年发现石墨烯时,首先实现了2D材料的概念。[4]石墨烯对其出色的电气,光学和机械性能引起了广泛的关注。[4-6]已经研究了各种技术应用,包括Spintronics,sensors,opetelectronics,SuperCapitors和Solar Cells等。[5,7] Besides graphene, other 2D materials, such as h-BN, phosphorene, silicene, germanene, and transition metal dichalcogenides (molybdenum disulfide (MoS 2 ), molybdenum diselenide (MoSe 2 ), tungsten disulfide (WS 2 ), and tungsten diselenide (WSe 2 ), etc.),近年来已经进行了广泛的研究。[1,8–11]单层二维材料的厚度通常在订单上或小于1 nm。同时,它们的侧向尺寸可以达到更大的尺寸(从微米到偶数英寸),并且在随后的处理或进行特征或设备应用程序的后续处理或后续测量之前,可以将2D材料转移到不同的基板上。
少原子层薄材料 [1–3] 的合成引发了大规模研究的火花,旨在操控其宏观特性。最近,二维磁有序材料也已生成。[4–7] 这些化合物的长程磁序似乎极易受到晶格畸变的影响,这是因为磁各向异性在稳定二维磁体中的长程有序方面发挥了作用。[8] 通过各种机制超快产生声子已被证明是在基本时间尺度上驱动和控制块体磁体自旋动力学的有力工具。[9–14] 这种途径也适用于范德华二维材料晶体,最近在铁磁 CrI 3 晶体中发现动态自旋晶格耦合就证明了这一点。 [15] 从自旋电子学角度来看,二维反铁磁体与铁磁体相比具有几个基本优势。主要优势在于基态更稳定,磁共振频率在 THz 范围内,比铁磁体高几个数量级。至关重要的是,反铁磁磁子与声子的耦合处于光学声子的能量范围内,这导致了最近有关二维反铁磁材料中杂化磁子-声子准粒子的报道。[16–20] 因此,光驱动的集体晶格模式具有在二维反铁磁体中光学控制长程磁序的潜力,这是基于已证实的可能性,即使光子能量远离其本征频率,也可以完全相干地驱动此类模式[21,22],也基于它们与磁子的强耦合。在此背景下,过渡金属三硫属磷酸盐(MPX3,其中M = Ni、Fe、Mn、... 和X = S、Se)代表了一类有趣的范德华反铁磁体。[23–26] 虽然据报道在独立的 NiPS3 块体单晶中 [27] 可以产生光学磁振子,但这种材料缺乏可扩展性到二维极限。事实上,实验证明,NiPS3 的单原子层在磁排序上与 MnPS3 [28] 和 FePS3 [25] 并无不同。
二维材料中的层间电子耦合可通过堆叠工程实现可调和的突发特性。然而,它也会导致二维半导体电子结构的显著演变和激子效应的衰减,例如当单层堆叠成范德华结构时,过渡金属二硫属化物中的激子光致发光和光学非线性会迅速降低。这里我们报告了一种范德华晶体——二氯化氧化铌 (NbOCl 2 ),其特点是层间电子耦合消失,块体形式下具有单层状激子行为,以及比单层 WS 2 高三个数量级的可扩展二次谐波产生强度。值得注意的是,强二阶非线性使得能够通过自发参量下转换 (SPDC) 过程在薄至约 46 纳米的薄片中产生相关参量光子对。据我们所知,这是第一个在二维层状材料中明确展示的 SPDC 源,也是有史以来报道的最薄的 SPDC 源。我们的工作为开发基于范德华材料的超紧凑片上 SPDC 源以及经典和量子光学技术中的高性能光子调制器开辟了一条道路 1–4 。
太阳能转化为电能是一种很有前途的清洁能源,可为未来更可持续的技术格局提供动力。尽管传统硅基太阳能电池得到了广泛应用,但不断提高太阳能转化为电能的转换效率仍然是一项艰巨的挑战。传统晶体硅 pn 结太阳能电池受到光生电子空穴对非辐射复合的困扰 [1],这严重限制了其太阳能转化为电能的效率。[2] 硅太阳能电池还需要使用更厚的层来实现更长的光路,从而获得更好的光吸收,这从根本上限制了它们在超紧凑和低质量太阳能电池设计中的应用。[3] 寻找超越传统硅 pn 结太阳能电池的新型纳米材料和器件结构仍然是一个悬而未决的研究挑战,迫切需要解决。
探索磁性的机会,以及在2D限制中朝着旋转的应用。[7–9]在基于VDW外行系统的所有接口工程异质结构中,磁接近效应是操纵自旋的效果不可或缺的,[10-12]超导[13-15]和拓扑作用。[16–18]由于其非平凡拓扑结构,磁性天空已得到很好的研究,这导致了许多有趣的基本和动力学特性。[19-21]这些已报告主要是针对非中心单晶体的,[22-24]超薄外延系统,[25,26]和mag-Netic多层。[27–31]最近在与氧化层[32]或过渡金属二色氏元素[33]中连接的VDW铁磁体中观察到了Néel-type天空,并通过对滑敏相的控制,通过对滑敏相的控制进行调整。fur-hoverore,带有各种VDW磁铁,可以在其具有独特属性的新界面中创建Skrymions阶段。主持多个天际阶段的材料为该领域增添了丰富性,并具有额外的自由度设计
这是以下文章的同行评审版本:Deng, W., Dai, M., Wang, C., You, C., Chen, W., Han, S., Han, J., Wang, F., Ye, M., Zhu, S., Cui, J., Wang, Q. J.& Zhang, Y.(2022)。具有自然各向异性的可切换单极势垒范德华异质结构,可用于全线性偏振检测。Advanced Materials, 34(33), 2203766‑,最终版本已在 https://doi.org/10.1002/adma.202203766 上发布。本文可根据 Wiley 自存档版本使用条款和条件用于非商业目的。
由于其优异的光学、电子和物理特性以及更好的可控物理尺寸调整,它填补了这一空白。此外,二维/二维范德华异质结构的层状结构性质最近引起了广泛关注。它们具有可调电子带隙、光吸收、高效的电荷分离和传输、耦合效应和低量子约束等有趣特性。12,14 – 17 Janus TMDs 材料与传统 2D 材料不同,引起了人们的浓厚兴趣。Janus TMDs 材料具有不对称晶体结构、固有平面外极化和压电性等独特特性。 18 – 23 2D/2D 范德华异质结构耦合非常重要,它会产生各种有趣的效果 24,25 这是一种结合不同 2D 材料各种特性的有用方法 26 以促进光伏技术创新。 27 通过将两个单层堆叠在一起,可以根据此优势和可调特性构建 MXO/MoX 2 异质结构。 28
10 Junho Seo、Duck Young Kim、Eun Su An、Kyoo Kim、Gi-Yeop Kim、Soo-Yoon Hwang、Dong Wook Kim、Bo Gyu Jang、Heejung Kim、Gyeongsik Eom、Seung Young Seo、Roland Stania、Matthias Wontwiler、Jinwon Lee、Kenji Watana Joe Be、Jon Il Jun Hanigu Tanyung Yeom、Si-Young Choi、Ji Hoon Shim 和 Jun Sung Kim,Science Advances 6 (3),eaay8912 (2020)。
图 1. (a) 单个 CrSBr 层晶体结构的顶视图。青色、黄色和粉色球分别代表铬、硫和溴原子。连接 Cr 原子的箭头表示第一、第二和第三邻域的 J 1 、 J 2 和 J 3 磁交换相互作用。 (b) 相同 CrSBr 结构的侧面图,显示沿 b 的自旋方向。 (ch) 计算的最大局部化 Wannier 轨道。绿色箭头表示最相关的磁性超交换通道,即 J 1 (c、f)、J 2 (d、g) 和 J 3 (e、h) 的 t 2g -eg (FM)、t 2g -t 2g (AFM) 和 eg -eg (AFM)。