[發明專利]一種基于硼烯的納米開關器件

在審

• 申請號: 201810339107.7
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108766966A
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發明（設計）人: 安義鵬;焦聚濤;康軍帥;武大鵬;劉志勇;趙永;丁興東;焦照勇
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: H01L27/085
• 分類號: H01L27/085;H01L29/778;B82Y10/00
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發明公開了一種基于硼烯的納米開關器件，屬于納米開關器件技術領域。本發明的技術方案要點為：一種基于硼烯的納米開關器件，由具有褶皺型的雙面氫化飽和的單層硼烯構成，硼烯上根據原子排列位置在相互垂直的L型方向和Z型方向分別搭建電路組建四電極雙電路系統，當開關旋轉至L型方向電路并構成閉合回路時電路處于開態，當開關旋轉至Z型方向并構成回路時電路處于關態。本發明具有結構超薄、尺寸可調、性能優良的特點，該硼烯納米開關器件性能優良，在0.5V偏壓附近可保持較高的開/關比率。

技術領域

本發明屬于納米開關器件技術領域，具體涉及一種基于硼烯的納米開關器件。

背景技術

電子器件已朝著更小(結構尺度更小)、更快(反應速度快)和更冷(發熱小、功耗低)的微型化趨勢發展，越來越接近于原子尺度。納米電子器件的研究已引起世界范圍內的廣泛關注。例如，澳大利亞新南威爾士大學Michelle Y.Simmons課題組研究發現，單個磷原子在一定條件下就可以表現出晶體管特性(Martin Fuechsle,et al.,A single-atomtransistor[J].Nature Nanotech.2012,7:242-246)。

近年來，二維材料以其獨特的幾何結構、力學和光電等特性吸引了物理、化學和材料等眾多領域的科學家的極大研究興趣。諸如，石墨烯、氮化硼(h-BN)、過渡金屬硫化物(MoS₂等)、磷烯(Phosphorene)、MX烯、硅烯、鍺烯、錫烯等陸續被分離或合成出來。研究發現這些二維材料具有優異的光、電等性質，已開辟了一個又一個全新的研究和應用領域，它們有望成為新一代高性能納米光、電子器件的關鍵材料。元素硼作為碳的“近鄰”,存在類似碳的sp2雜化軌道，具有短的共價鍵半徑和多樣化的價態，這些性質有利于形成低維的硼同素異形體，如硼納米管、籠狀結構、平面結構等。其中，平面結構的二維硼(即硼烯Borophene)可以視為這些低維結構的基本形態。2015年12月，Guisinger、Hersam及Oganov等課題組在Science上聯合報道了單層硼烯的制備(A.J.Mannix,et al.,Synthesis of borophenes:Anisotropic,two-dimensional boron polymorphs[J].Science,2015,150(6267):1513–1516)，他們利用高真空原子濺射的方法，首次在Ag的表面成功生長出具有褶皺結構的單原子層硼烯。進一步的研究表明，這種褶皺型的單層硼烯結構在兩面氫化飽和時結構會更加穩定(L.C.Xu,et al.,Hydrogenated borophene as a stable two-dimensional Diracmaterial with an ultrahigh Fermi velocity[J].Phys.Chem.C hem.Phys.,2016,18:27284)。然而，對于這種褶皺型的單層硼烯的一些電學性質及在納米電子器件方面的應用還尚未有相關報道。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種基于硼烯的納米開關器件，通過設計褶皺型單層硼烯兩面氫化飽和，分別沿著L型方向和Z型方向搭建四電極雙電路系統，旋轉開關的轉向來實現閉合回路的開和關兩種狀態，即當開關旋轉到L型方向形成閉合回路來實現電路的開態，而當開關旋轉到Z型方向則形成關態。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種基于硼烯的納米開關器件，其特征在于該納米開關器件由具有褶皺型的雙面氫化飽和的單層硼烯構成。

進一步優選，所述的硼烯上根據原子排列位置在相互垂直的L型方向和Z型方向分別搭建電路組建四電極雙電路系統，當開關旋轉至L型方向電路并構成閉合回路時電路處于開態，當開關旋轉至Z型方向并構成回路時電路處于關態。

進一步優選，所述的四電極雙電路系統由L型方向源極和漏極及Z型方向源極和漏極構成。