高载流子迁移率的二维氧化钼材料

澳大利亚科学家研制出新型的二维氧化钼纳米材料,该材料具有非常高的载流子迁移率,有可能应用于高速纳米电子器件的生产。

石墨烯是单层碳原子网,是人类已知的最薄材料,电子在其中也能高速运动。然而石墨烯没有半导体材料固有的帯隙结构,虽然可以通过一定得途径引入帯隙,但方法复杂而且会大幅降低材料的载流子迁移率。氧化钼材料本身拥有较宽的帯隙,将它制成类似石墨烯的薄片后,既支持电子高速运动,其半导体特性又适合制造晶体管。
科学家们通过研究氧化钼被还原的过程,发现利用H2气氛对氧化钼的处理可以引入氧空位,将部分的Mo6+还原为Mo5+,从而实现对材料的帯隙的调节,获得同时具有高载流子迁移率以及半导体能带结构的纳米材料。研究小组还利用不同厚度的氧化钼材料制备了场效应晶体管,系统地研究了它们的性能。他们在11nm厚的2维材料中获得了高达  > 1100cm2V−1s−1的载流子迁移率,这要比经过掺杂的低维硅材料以及单层的MoS2都要高。
他们预期,该方法还可以推广到其他氧化物的体系,以及其他结构的纳米材料中。