我国科学院强耦合量子资料试验室、合肥微标准物质科学国家试验室和物理学院陈仙辉教授课题组与复旦大学物理系张远波教授课题组协作，继上一年初次制备出二维黑磷场效应晶体管之后，再次在薄层黑磷晶体研讨中获得重要发展，成功在这一体系中完成高迁移率（>

  我国科学院强耦合量子资料试验室、合肥微标准物质科学国家试验室和物理学院陈仙辉教授课题组与复旦大学物理系张远波教授课题组协作，继上一年初次制备出二维黑磷场效应晶体管之后，再次在薄层黑磷晶体研讨中获得重要发展，成功在这一体系中完成高迁移率（）二维电子气。这在某种程度上预示着黑磷渐渐的变成了在电子学范畴有广泛使用远景的新式二维明星资料。相关研讨成果以“Quantumoscillationsinatwo-dimensionalelectrongasinblackphosphorusthinfilms”为题在线日的《天然·纳米科技》杂志上（DOI:10.1038/nnano.2015.91）。

  2014年5月，陈仙辉教授课题组与复旦大学张远波教授等课题组协作，成功制备出了根据纳米量级厚度的直接带隙元素半导体资料——黑磷的二维场效应晶体管（NatureNanotech.2014,9,372-377），其漏电流调制起伏在105量级上，I-V特征曲线展现出杰出的电流饱满效应。这一作业引起世界学术界广泛重视，《天然》杂志和《天然·纳米科技》杂志先后对其进行了亮点介绍（Nature2014,506,19；NatureNanotechnology2014,9,330–331）。黑磷作为一种单一元素组成，具有二维层状结构、可调控的直接带隙和较大各向异性的半导体资料，以其很多特别的电学和光学功能，敏捷成为低维资料范畴的研讨热门。

  近期，两个研讨组在前一作业的基础上，经过改善成长办法进步黑磷晶体质量以及使用薄层六方氮化硼（h-BN）作为衬底，成功将薄层黑磷场效应晶体管中的载流子迁移率持续提高一个量级。现在在低温下电场诱导的空穴载流子和电子载流子的霍耳迁移率现已别离到达2,000cm2V-1s-1和900cm2V-1s-1，而空穴的场效应迁移率在低温下则高达3,900cm2V-1s-1。迁移率显着提高之后，强磁场下电阻的量子振动现象（舒布尼科夫-德哈斯振动）初次在黑磷资料中被成功观测到。经过一系列剖析电子和空穴的回旋质量，以及量子振动周期与场诱导载流子密度和磁场矢量方向的联系，证明黑磷场效应管中的高迁移率载流子体系有着十分显着的二维特征。相关理论核算则标明黑磷场效应管傍边的导电通道限制在间隔黑磷和衬底的界面2nm以内的狭隘量子阱傍边，且绝大部分载流子的空间散布会集在间隔界面两个原子层之内。试验与理论成果共同标明在薄层黑磷和h-BN衬底的界面邻近存在由外加电场诱导发生的二维高迁移率电子气，其最佳迁移率已到达在电子学范畴中能使用的水平。这标志着薄层黑磷渐渐的变成了又一种能用来制备高迁移率电子元件，并具有广泛使用远景的二维资料。

  图示：（左）根据薄层黑磷的高迁移率场效应管示意图，（右）空穴（绿）和电子（蓝）霍尔迁移率随温度的改变联系。

  该作业得到国家天然科学基金委、国家重点基础研讨发展计划和我国科学院战略性先导B科技专项的赞助。

  （我国科学院强耦合量子资料试验室、合肥微标准物质科学国家试验室、物理学院、科研部）