Advanced Materials:宽禁带三族氮化物二维材料体系的性质、制备以及应用

以石墨烯为代表的二维材料家族因其独特的光学、电学、热学性质以及良好的机械性能,在多个领域具有广泛的应用前景,得到了科研和产业界的极大关注。随着大数据信息时代的到来,利用二维材料结合半导体工艺构建新型光电子器件成为研究的前沿热点。二维半导体材料多为窄带隙甚至是无带隙材料,在低维电子器件、光电子器件等应用中存在击穿电压低、工作波段难以达到紫外波段等限制,因此,发展宽禁带二维半导体材料为相关领域的研究提供了新的有效途径。

二维氮化物是典型的宽禁带二维材料,深入理解材料性质是研究开展的基础,制备二维氮化物材料是研究的热点和难点,而实现二维氮化物的规模化应用则是最终目的。中国科学院长春光学精密机械与物理研究所的孙晓娟研究员课题组系统的总结了近20年内研究人员对于二维氮化物材料性质的探索结果,介绍了二维氮化物材料的机械、电学、磁学、光学性质。在材料制备方面,该综述在总结目前制备h-BN与h-AlN的技术方法以及相关表征手段基础上,结合第一性原理计算结果,指出目前二维氮化物领域材料制备的难点在于衬底参与成键、外延过程中粒子迁移长度有限以及存在择优生长取向,并针对这些问题提出了外延生长二维氮化物材料的生长策略;在二维氮化物的应用方面,该综述按照应用类型进行了分类和归纳,总结了二维氮化物已经实现的以及潜在的应用。同时,该综述论文还展望了二维三族氮化物宽禁带半导体材料发展的未来和挑战,为研究人员在相关领域的进一步研究探索提供助力与引导。

上述研究获得国家杰出青年科学基金、自然科学基金委优秀青年基金、中国科学院战略重点研究计划等项目支持。

论文信息:

2D III-Nitride Materials: Properties, Growth, and Applications

Jianwei Ben, Xinke Liu, Cong Wang, Yupeng Zhang, Zhiming Shi, Yuping Jia, Shanli Zhang, Han Zhang, Wenjie Yu, Dabing Li, Xiaojuan Sun*

Advanced Materials

DOI:10.1002/adma.202006761

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202006761