自從(cong) 2D Bi2O2Se材料合成報道以來，研究發現該材料不同於(yu) 傳(chuan) 統的範德華2D層狀結構，因為(wei) 其層通過相對較弱的靜電力保持在一起。重要的是，通過化學氣相沉積（CVD）方法製備2D Bi2O2Se納米片顯示出>20000 cm2V−1s−1的超高霍爾遷移率值和約0.8 ev的帶隙能量，由於(yu) 量子限製效應，其強烈依賴於(yu) 膜厚度。這導致了相關(guan) 研究工作者對二維氧氯鉍（Bi2O2X:X=S，Se，Te）族的研究興(xing) 趣的增加。然而，迄今為(wei) 止，很少研究2D Bi2O2Te，它是Bi2O2Se的表親(qin) 材料，由具有I4/mmm空間群（a=3.98Å，c=12.70Å）的四方結構組成，其中平麵共價(jia) 鍵合氧化物層（Bi2O2）夾在具有相對弱靜電相互作用的Te方形陣列之間（如下圖）。由於(yu) Te元素的活性特性，通過CVD方法製備2D Bi2O2Te材料仍然是一個(ge) 挑戰，因此在生長過程中需要Bi前驅體(ti) 和Te源的蒸發溫度的巨大差異。Te和Se的不同電負性很可能賦予Bi2O2Te比Bi2O2Se更高的遷移率和更寬的吸收光譜。此外，Te的易氧化性將允許2D Bi2O2Te材料在製備介電層期間在低得多的溫度下氧化。這種低溫工藝對於(yu) 2D氧氯鉍在微電子領域的廣泛国产成人在线观看免费网站至關(guan) 重要。
拉曼在二維材料Bi2O2Te光電探測器的国产成人在线观看免费网站
引言：
自從(cong) 2D Bi2O2Se材料合成報道以來，研究發現該材料不同於(yu) 傳(chuan) 統的範德華2D層狀結構，因為(wei) 其層通過相對較弱的靜電力保持在一起。重要的是，通過化學氣相沉積（CVD）方法製備2D Bi2O2Se納米片顯示出>20000 cm2V−1s−1的超高霍爾遷移率值和約0.8 ev的帶隙能量，由於(yu) 量子限製效應，其強烈依賴於(yu) 膜厚度。這導致了相關(guan) 研究工作者對二維氧氯鉍（Bi2O2X:X=S，Se，Te）族的研究興(xing) 趣的增加。然而，迄今為(wei) 止，很少研究2D Bi2O2Te，它是Bi2O2Se的表親(qin) 材料，由具有I4/mmm空間群（a=3.98Å，c=12.70Å）的四方結構組成，其中平麵共價(jia) 鍵合氧化物層（Bi2O2）夾在具有相對弱靜電相互作用的Te方形陣列之間（如下圖）。由於(yu) Te元素的活性特性，通過CVD方法製備2D Bi2O2Te材料仍然是一個(ge) 挑戰，因此在生長過程中需要Bi前驅體(ti) 和Te源的蒸發溫度的巨大差異。Te和Se的不同電負性很可能賦予Bi2O2Te比Bi2O2Se更高的遷移率和更寬的吸收光譜。此外，Te的易氧化性將允許2D Bi2O2Te材料在製備介電層期間在低得多的溫度下氧化。這種低溫工藝對於(yu) 2D氧氯鉍在微電子領域的廣泛国产成人在线观看免费网站至關(guan) 重要。
圖1.塊狀Bi2O2Te的晶體(ti) 結構和能帶結構
實驗分析：雖然大多數2D材料是使用CVD方法合成的，但昆明物理所唐利賓課題組使用的是磁控濺射和快速熱退火在空氣氣氛下通過從(cong) Bi2Te3過渡到Bi2O2Te在低溫下製備新型2D Bi2O2T材料。該技術被稱為(wei) 快速退火相變（RAPT）方法。（如圖2）
圖2.RATP法製備二維Bi2O2Te的生長機理
在這項工作中，通過RAPT方法製備了具有優(you) 異質量的大麵積2D Bi2O2Te。現今人們(men) 對將2D材料與(yu) 互補金屬氧化物半導體(ti) cmos集成非常感興(xing) 趣。然而，CVD生長所需的高溫和在晶片尺度上2D材料的層轉移的困難阻礙了2D材料在CMOS上的直接集成。相反，低溫生長方法可以在CMOS平台上直接生長2D材料，大大的簡化兩(liang) 種材料集成的過程。在這項工作中，基於(yu) 400℃生長的2D Bi2O2Te製備並表征了光電探測器。它響應於(yu) 210 nm和2.4μm之間的寬波長範圍，具有高達3×105和2×104 AW-1的高響應度，對紫外（UV）和短波紅外（SWIR）的檢測率分別為(wei) 4×1015和2×1014 Jones，這在微弱光檢測中極為(wei) 敏感。盡管已經報道了各種基於(yu) 2D材料的光電探測器，但2D材料在檢測弱光方麵的能力仍然欠缺。通過分析光電流的貢獻，弱光檢測能力可能歸因於(yu) Bi2O2Te膜中產(chan) 生的載流子的高分離效率。
圖3.Bi2Te3和Bi2O2Te的拉曼光譜
在製備過程中，從(cong) Bi2Te3到Bi2O2Te的轉變也可以在拉曼光譜上觀察到，如上圖所示。Bi2Te3的經典拉曼位移顯示在圖的下部顯示了在62.7、93.4、124.1和140.3 cm-1處的四個(ge) 拉曼峰，對應於(yu) Bi2Te3的A11g，E2g，A1u和A21g ，與(yu) Bi2Te3相比，圖3上部的拉曼光譜在較高波數處顯示了幾個(ge) 新的峰值，例如300.7 cm-1（B1g）和433.6 cm-1(E2g），都是Bi2O2Te的特征峰值，而在低波數處的那些峰值已經變得模糊。表明通過這種低溫工藝，可以有效的將Bi2Te3轉化為(wei) Bi2O2Te。
以上結果表明，通過這種低溫快遞退火相變方法（RAPT），可以在低溫下大麵積合成Bi2O2Te，並且允許與(yu) 互補金屬氧化物半導體(ti) （CMOS）技術直接大規模集成。本文的研究成果為(wei) 製備二維光電探測器在材料選擇上提供了更多的可能性。
昆明物理研究所唐利斌簡介：男，博士，正gao級工程師，1978年生，雲(yun) 南瑞麗(li) 出生，籍貫雲(yun) 南龍陵。在昆明物理研究所工作，從(cong) 事光電材料與(yu) 器件的研究工作。中國物理學會(hui) 終身會(hui) 員，中國化學會(hui) 永久會(hui) 員，中國材料學會(hui) 終身會(hui) 員，中國微米納米材料研究學會(hui) gao級會(hui) 員，國際期刊《Recent Patents on Corrosion Science 》期刊編委，雲(yun) 南省技術創新人才培養(yang) 對象，雲(yun) 南省有機光電顯示技術省創新團隊核心成員、昆明市有機光電顯示科技創新團隊核心成員，唐利斌博士主持或參與(yu) 過十餘(yu) 個(ge) 科研項目的研究，主要從(cong) 事材料、物理、化學等交叉學科研究，近年來唐利斌博士及其合作者在《ACS Nano》、《Journal of Materials Chemistry》、《Journal of Materials Chemistry C》、《Applied Physics Letters》、《Materials Chemistry & Physics》、《Applied Surface Science》、《Journal of Materials Science》、《Surface & Coatings Technology》、《Corrosion Science》、《Journal of Colloid and Interface Science》、《Materials Letters》、《Journal of Rare Earths》等國內(nei) 外期刊發表100餘(yu) 篇學術論文, 其中多篇被SCI、EI收錄，SCI論文被引用近600次，單篇SCI論文引用次數為(wei) 137次。
文章信息：該成果以“Ultrasensitive broadband photodetectors based on two-dimensional Bi2O2Te films”為(wei) 題發表在知名期刊JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY C 上，昆明物理研究所田平博士為(wei) 第1作者，唐利斌為(wei) 通訊作者。
本研究采用的是Nanobase的XperRam Compact共聚焦顯微拉曼光譜儀(yi) 係統。
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