[发明专利]一种基于MoSi2

说明书

本发明公开了一种基于MoSi₂N₄单层的纳米二极管器件，该纳米二极管器件是基于MoSi₂N₄材料的单层结构，在其两端分别进行P型半导体掺杂和N型半导体掺杂，并保留中间区为其本征结构，构造成MoSi₂N₄单层的PN结结构，并在其两端分别施加漏极（D）电极和源极（S）电极，构造成PN结纳米二极管器件。本发明设计的基于MoSi₂N₄材料的单层PN结纳米二极管器件呈现出强整流效应，且具有高整流比并表现出强的电各向异性。

技术领域

本发明属于纳米二极管器件的构造技术领域，具体涉及一种基于MoSi₂N₄单层的纳米二极管器件。

背景技术

自从从石墨中成功剥离单层石墨烯以来，二维（2D）材料由于其超薄的几何形状和优异的物理和材料性能而引起了广泛的兴趣。各种含有过渡金属的二维半导体材料已经在理论上进行了预测和实验制备，包括过渡金属二硫化物、氮化硼、磷烯硼烯、CrI₃、Cr₂S₃、GeSe、Nb₂SiTe₄等。鉴于这些二维单层材料的不同几何和电子结构，人们进一步关注它们的电子传输性能和光电应用，例如晶体管器件、光电纳米器件等，有望成为新一代的高性能纳米器件的重要候选材料。

最近，一种新型二维层状非磁性半导体材料MoSi₂N₄引起了科学研究人员的广泛关注，洪等人使用化学气相沉积（CVD）方法成功制备了MoSi₂N₄单层结构，发现其具有高载流子迁移率、良好的机械强度以及优异的环境稳定性和光学性能（Chemical vapor depositionof layered two-dimensional MoSi₂N₄ materials, Science 369, 670 (2020)）。Islam等人用密度泛函理论（DFT）计算揭示了MoSi₂N₄的详细电子结构和自旋极化特性随材料厚度的变化（Tunable spin polarization and electronic structure of bottom-upsynthesized MoSi₂N₄ materials, Phys. Rev. B 104, L201112 (2021)）。此外，陈等人提出了72个MA₂Z₄型稳定结构并研究了它们的拓扑和磁性，极大地扩展了MA₂Z₄型家族材料的库（Intercalated architecture of MA₂Z₄ family layered van der Waals materialswith emerging topological, magnetic and superconducting properties, Nat. Commun. 12, 1 (2021)）。尽管最近取得了一些进展，但MA₂Z₄型家族材料在不同晶体器件中的基本作用和潜在应用仍有待探索。其中MoSi₂N₄单层具有的超薄单层，优异的稳定性，潜在的物理性质引起了更多研究人员的持续探索。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种整流效应和电各向异性均较强的基于MoSi₂N₄单层的纳米二极管器件。