[00102732]一种类石墨烯的新颖二维半导体Ca3Sn2S7

石墨烯是材料科学领域的一颗迅速崛起的明星，开启了二维材料的大门。作为纳米光电子器件广泛使用的理想电极材料，石墨烯除了具有优异的弹性和刚度外，还具有最高的载流子迁移率(10⁴-10⁵ cm² V^-1 s^-1)。然而，石墨烯作为一种典型的半金属材料，它的零带隙极大地限制了其在半导体工业的应用。自石墨烯被发现以来，它的零带隙一直是世界范围内最具挑战性的难题之一。

多年来，人们一直致力于解决这一关键问题，最主要的打开石墨烯带隙方法可以概括为下面两种。第一种是通过掺杂、吸附、衬底相互作用、外加电场、应变、建立二维异质结等方法直接打开石墨烯的带隙。不幸的是，在打开石墨烯带隙的同时，保持其具有超高载流子迁移率的线性电子色散的多种尝试，至今仍未成功。第二种方法是开辟新的路径，寻找新的具有超高载流子迁移率（线性色散）的二维材料，如二硫化钼、硅烯、锗烯和磷烯等，它们构成了新的二维材料家族。遗憾的是，迄今还没有发现任何具有类似石墨烯线性电子色散和超高载流子迁移率的二维半导体。

北京大学物理学院史俊杰教授及其研究团队注意到：钙钛矿材料具有多样的组成和结构，如ABX₃(具有三个不同原子位置的三维结构)、A'₂[A_n-1B_nX_{3n 1}] (二维Ruddlesden-Popper型结构)、A'[A_n-1B_nX_{3n 1}] (二维Dion-Jacobson型结构)、A'₂A_n-1B_nX_{3n 3}(二维111型结构)和A_nB_nX_{3n 2}(二维110型结构)等，为材料设计提供了一个理想和庞大的平台。此外，钙钛矿结构中阳（阴）离子价态的劈裂和置换，阳（阴）离子的混合等，为组分工程提供了更多的可能性，从而极大地调节了所设计的钙钛矿材料的电子结构（带隙和电子色散）及物理、化学性质，为寻找具有新奇性质的材料开辟了一条新的道路。