通过界面工程提升黑磷晶体管在高电流密度下的性能与可靠性

摘要： 少层黑磷（BP）因其高载流子迁移率和可调带隙，近期成为电子与光电器件领域极具前景的二维材料。然而该材料在环境条件下易因P-P键断裂而快速降解氧化，因此亟需开发能隔绝氧气和水分同时保持器件高电学性能的封装技术。本研究展示了一种具有高导热性的疏水聚合物封装方法，在保持BP背栅晶体管电学特性方面优于常规Al?O?封装——不仅迁移率更高且陷阱态更少。室温下开关比提升超过一个数量级，极低温环境下提升超过四个数量级。强场输运研究首次系统揭示了0.16微米晶体管在20K温度下实现1.2mA/μm高电流时，具有突破性的-5.5V耐压特性。这些发现为获得高性能二维半导体开辟了新途径：在环境条件下显著提升击穿电压、开关比及稳定性，为电子与光电器件的实际应用奠定基础。