【学术视频】江苏省物理学会春季学术会议2019 | 东南大学材料科学与工程学院陶立教授

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图 | 陶立

题   目：二维X-烯半导体材料及器件

报告人：陶立

单   位：东南大学材料科学与工程学院

时   间：2019-05-11

地   点：扬州大学

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报告摘要

二维X烯（IVA和VA族单质原子层，例如硅烯、磷烯）具有机械柔性和可调节带隙等一系列优异的性能，有希望应用于新颖的纳米电子学领域。硅烯类似于石墨烯，被预测具有许多石墨烯不具备的电学性能。然而，其易失稳分解，转移和器件集成难度高，因此器件实验研究寥寥无几。本报告汇总了单层硅烯及其衍生物的制备、表征、稳定性及器件加工制造过程。通过一种独特的三明治封装过程，我们成功制备和集成了第一个硅烯场效应晶体管。最近，我们从无缝界面及一体化集成等技术改革进一步提高可移植性和可靠性（层数是改善硅烯器件稳定性的关键因素）。去除作为生长基底和原位电极的银之后，硅烯场效应晶体管表现出双极性输运静电特性，证实了其能带结构中存在狄拉克锥的理论预测。电输运曲线揭示，在剩余载流子密度~8×10⁹cm^-2时硅烯器件迁移率为100-200cm²/Vs。硅烯与基底银有较强的轨道杂化作用，表面化学和自旋轨道耦合敏感，从而有望应用于拓扑比特，量子传感和能量装置等各种新型应用。此外，与单晶硅独特的同素异形亲和力使得硅烯相比于其它二维材料更容易与主流半导体技术兼容与对接。磷烯，以黑磷为例，具有可调控直接带隙（0.3-1.8eV），架起了石墨烯与过渡金属硫化物的桥梁。寡层黑磷具有高载流子迁移率310-1500 cm²/Vs，在柔性聚酰亚胺基底上开关比为10³-10⁵。磷烯柔性射频晶体管的固有截止频率fT=20GHz，持续非原位弯曲试验表明拉伸应变高达1.5％，功能电路可作为音频接收器。硅烯和磷烯的最新研究进展（可拓展到其它X烯，如锡烯和锗烯）作为石墨烯的重要补充，为未来柔性和拓扑纳米电子学的发展提供了新机会。

图1. X烯材料及器件，如硅烯与黑磷，显示出介于石墨烯和过渡族金属硫属化物的电学性能。

个人简介

陶立，2004年本科毕业于东南大学，2010年博士毕业于美国德克萨斯大学达拉斯分校后进入美国德克萨斯大学奥斯汀微电子研究中心进行博士后研究，2012年任正式研究员。2016年入选国家海外高层次引进人才，任职于东南大学材料科学与工程学院。主要研究领域包括微纳精细制备、二维半导体材料与器件，微系统及纳米技术在医疗健康和能源环境上的交叉应用。发表SCI论文40篇，一作或通讯Nature Nanotechnology，Chemical Society Reviews，ACS Nano等，WoS他引2000余次（一作单篇最高引用660次，5篇论文引用超100次）。MRS、IEEE、APS等国际学术会议邀请报告10次，国际三束及纳米制备技术会议（EIPBN）常务委员，中国材料学会青委会理事，江苏省复合材料学会青年委员会理事，Chines Chemical Letters青年编委，IET Micro&Nano Letters副编辑。荣获2018国际微系统及纳米工程青年科学家奖。目前主持国家级项目两项以及中央高校合作重点专项一项。

会议简介

江苏省物理学会春季学术会议（JSPSSpring Meeting）是由江苏省物理学会主办的年度学术会议，会议旨在增进江苏物理学界的学术交流，提高学术水平，促进物理学科的全面发展和人才培养。2019年5月10-12日，江苏省物理学会第三届春季学术会议在扬州召开，本届会议由扬州大学物理学院承办。

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