韩国成均馆大学Heejun Yang InfoMat综述:基于六方氮化硼的范德华器件的经典和量子相

在二维电子器件中,h-BN作为宽带隙半导体材料常被用于隔离目的,但是随着各种创新研究的不断开展,h-BN层拓展出更新奇的功能。根据h-BN层的厚度和功能,可以对h-BN集成的vdW异质结进行系统的分类。 1. 原子厚度较薄的h-BN层可以阻挡热激发载流子,但却能通过隧穿载流子。基于薄h-BN隧穿特性的器件包括隧穿场效应晶体管、LEDs、共振隧穿二极管(RTDs)、单光子发射、和谷电子学器件等。 2. 中等厚度的h-BN层可用于存储设备,其中h-BN作为介电层,可以控制电子积聚或金属导电细丝的形成过程。这种厚度的h-BN构建的Gr/h-BN/Gr vdW异质结对研究激子的玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)相有重要意义:因为h-BN层薄到足以增强电子-电子的层间相关性,而厚到足以阻挡隧穿电流。 3. 较厚的h-BN层可用作清洁平整的衬底或包覆层,以改善器件的性能,如FET器件的迁移率、电/光致发光等,并可作为敏感材料的保护层。此外,由于石墨烯与h-BN的晶格常数差异较小,其界面上的莫尔条纹可以用来研究经典态和量子态,如范霍夫奇点和霍夫施塔特蝴蝶等。

韩国成均馆大学的Heejun Yang团队聚焦h-BN,在Wiley出版集团新推出的信息材料领域高影响力期刊InfoMat受邀发表了题为“Classical and quantum phases in hexagonal boron nitride‐combined van der Waals heterostructures”的综述。文章根据h-BN层的厚度对相关二维异质结及器件进行分类,分别讨论了:< 2 nm, 2-10 nm, > 10 nm的vdW异质结构中经典相和量子相的研究的最新进展。具体来说,对于隧穿层h-BN主要讨论隧道LED,量子光发射器件,和共振隧穿器件;对于中等厚度的h-BN层,主要讨论非易失性存储器、忆阻器和激子BEC;对于厚层h-BN,主要讨论其作为衬底或盖层对器件性能的提升。作者们对h-BN异质结的综述对二维异质结的构筑及探索新的电、磁、声、光量子器件有极重要的启发意义,有助于开展针对性的后续研究。