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Penta-Pt2N4: an ideal two-dimensional material for nanoelectronics†
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2018-08-07 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8nr05561k Zhao Liu 1, 2, 3, 4 , Haidi Wang 1, 2, 3, 4, 5 , Jiuyu Sun 1, 2, 3, 4 , Rujie Sun 6, 7, 8 , Z. F. Wang 1, 2, 3, 4, 9 , Jinlong Yang 1, 2, 3, 4, 10
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2018-08-07 00:00:00 , DOI: 10.1039/c8nr05561k Zhao Liu 1, 2, 3, 4 , Haidi Wang 1, 2, 3, 4, 5 , Jiuyu Sun 1, 2, 3, 4 , Rujie Sun 6, 7, 8 , Z. F. Wang 1, 2, 3, 4, 9 , Jinlong Yang 1, 2, 3, 4, 10
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Since the discovery of graphene, two-dimensional (2D) materials have paved new ways to design high-performance nanoelectronic devices. To facilitate applications of such devices, there are three key requirements that a material needs to fulfill: sizeable band gap, high carrier mobility, and robust environmental stability. However, among the most popular 2D materials studied in recent years, graphene is gapless, hexagonal boron nitride has a very large band gap, transition metal dichalcogenides have low carrier mobility, and black phosphorene is ambience-sensitive. Thus far, these three characteristics could seldom be satisfied by only a single material. Therefore, it is a great challenge to find an ideal 2D material that can overcome these limitations. In this study, we theoretically predicted a novel planar 2D material penta-Pt2N4, which was designed using the Cairo pentagonal tiling as well as the rare nitrogen double bonds. Most significantly, 2D penta-Pt2N4 exhibits excellent intrinsic properties, including large direct band gap (up to 1.51 eV), high carrier mobility (up to 105 cm2·V−1·s−1), very high Young's modulus (up to 0.70 TPa), and robust dynamic, thermal, and ambient stabilities. Moreover, penta-Pt2N4 is the global minimum structure among 2D materials with PtN2 stoichiometry. We also propose a CVD/MBE scheme to enable its experimental synthesis. We envision that 2D penta-Pt2N4 may find wide applications in the field of nanoelectronics.
中文翻译：
Penta-Pt 2 N 4：纳米电子的理想二维材料†
自发现石墨烯以来，二维（2D）材料为设计高性能纳米电子器件铺平了新途径。为了促进此类设备的应用，材料需要满足三个关键要求：较大的带隙，高的载流子迁移率和强大的环境稳定性。但是，在近年来研究的最流行的2D材料中，石墨烯是无间隙的，六方氮化硼具有非常大的带隙，过渡金属二卤化物具有较低的载流子迁移率，而黑色磷烯对环境敏感。迄今为止，仅通过单一材料很难满足这三个特性。因此，找到可以克服这些局限性的理想2D材料是一个巨大的挑战。在这项研究中，我们从理论上预测了一种新颖的平面2D材料penta-Pt2 N 4，是使用开罗五角形平铺以及稀有的氮双键设计的。最重要的是，二维penta-Pt 2 N 4表现出出色的固有特性，包括大的直接带隙（高达1.51 eV），高的载流子迁移率（高达10 5 cm 2 ·V -1 ·s -1），非常高的杨氏模数（高达0.70 TPa），以及强大的动态，热和环境稳定性。而且，在具有PtN 2化学计量比的2D材料中，penta-Pt 2 N 4是整体最小结构。我们还提出了CVD / MBE方案以实现其实验合成。我们设想2D penta-Pt2 N 4可以在纳米电子领域找到广泛的应用。
更新日期：2018-08-07
中文翻译：
Penta-Pt 2 N 4：纳米电子的理想二维材料†
自发现石墨烯以来，二维（2D）材料为设计高性能纳米电子器件铺平了新途径。为了促进此类设备的应用，材料需要满足三个关键要求：较大的带隙，高的载流子迁移率和强大的环境稳定性。但是，在近年来研究的最流行的2D材料中，石墨烯是无间隙的，六方氮化硼具有非常大的带隙，过渡金属二卤化物具有较低的载流子迁移率，而黑色磷烯对环境敏感。迄今为止，仅通过单一材料很难满足这三个特性。因此，找到可以克服这些局限性的理想2D材料是一个巨大的挑战。在这项研究中，我们从理论上预测了一种新颖的平面2D材料penta-Pt2 N 4，是使用开罗五角形平铺以及稀有的氮双键设计的。最重要的是，二维penta-Pt 2 N 4表现出出色的固有特性，包括大的直接带隙（高达1.51 eV），高的载流子迁移率（高达10 5 cm 2 ·V -1 ·s -1），非常高的杨氏模数（高达0.70 TPa），以及强大的动态，热和环境稳定性。而且，在具有PtN 2化学计量比的2D材料中，penta-Pt 2 N 4是整体最小结构。我们还提出了CVD / MBE方案以实现其实验合成。我们设想2D penta-Pt2 N 4可以在纳米电子领域找到广泛的应用。
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