冯 凯， 冯 琳， 李国辉， 温 荣， 冀 婷， 薛 林， 樊晓鹏， 崔艳霞

(太原理工大学 物理与光电工程学院， 山西 太原 030024)

1 引 言

半个多世纪以来，基于硅的场效应晶体管一直是半导体电子工业的主力。根据摩尔定律预测，现代基于硅的场效应晶体管的尺寸将继续呈指数级缩小[1-2]。与此同时，硅等传统半导体材料随着尺寸的减小，会出现热效应、尺寸效应与短沟道效应等现象，导致器件性能下降甚至失效[3-4]。为了解决这些问题，研究者们一方面通过优化电子器件的结构提升器件性能，另一方面寻找新的材料来代替传统半导体材料[5-6]。二维材料具有类薄膜的宏观维度，以及量子效应带来的高载流子迁移率、理想的带隙、优异的光学与电学性能等，有助于实现半导体器件的大规模集成，为后摩尔时代器件的制备与集成电路的设计开辟了新的道路[7-8]。

石墨烯作为二维材料的代表，虽然具有较高的电子迁移率，但是石墨烯本身是零带隙，具有类似金属的特性[9-11]。以二硫化钼(MoS2)[12-13]、二硒化钼(MoSe2)[14]为代表的过渡金属硫化物二维材料，具有类似半导体的能级结构，但是其载流子迁移率较低，限制了它们在光电子器件中的应用[15-6]。此外，已报道的二维材料多为n型半导体[17-19]，而实际中构建pn结型光电子器件必须使用p型二维材料。黑磷(BP)作为一种p型二维材料，其独特的能带结构和光电性能赢得了研究人员的广泛关注[20-27]。

黑磷是磷单质中最稳定的一种同素异形体，与石墨烯类似，其晶体具有二维层状结构，层与层之间通过弱范德瓦尔斯力相互作用。……