《表1 常见二维材料的电学性质》

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《二维黑磷物理性质及化学稳定性的研究进展》

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少层黑磷的漏电流调制率为石墨烯的102~104倍，有103~105的电流开关比[26，30]。材料的电学性质在很大程度上还依赖于载流子迁移率，由载流子迁移率μ和有效质量m*的关系μ=qτ/m*（q为电荷量，τ为由散射机构决定的载流子的平均自由时间）可知，载流子迁移率和有效质量成反比。磷烯的有效质量具有各向异性，单层黑磷沿AC方向的空穴有效质量为0.15 m0（m0为电子的惯性质量，其值为9.1×10-31 kg），电子有效质量为0.17m0；沿ZZ方向的空穴有效质量为6.35m0，电子有效质量为1.12m0[31]。层状黑磷沿AC方向的电荷载流子有效质量比ZZ方向的小一个数量级，故AC方向更有利于电荷输运。利用第一性原理计算单层黑磷沿不同方向的载流子迁移率，得到单层黑磷沿AC方向的电子迁移率μe=1.140cm2·V-1·s-1，沿ZZ方向的电子迁移率μe=80cm2·V-1·s-1[9]；沿AC方向的空穴迁移率μh=640~700cm2·V-1·s-1，沿ZZ方向的空穴迁移率μh=10 000~26 000cm2·V-1·s-1[24]。实验测得，当T=120K时15层黑磷沿AC方向的空穴迁移率μh=1 000cm2·V-1·s-1，沿ZZ方向的空穴迁移率μh=600cm2·V-1·s-1[9，11]；室温时空穴迁移率较低，但仍比MoS2的空穴迁移率高，沿AC方向的空穴迁移率μh=600cm2·V-1·s-1[32]，沿ZZ方向的空穴迁移率μh=400cm2·V-1·s-1[9]。平面应力可显著修饰黑磷电子的能带结构，导致载流子迁移率沿ZZ方向和AC方向明显改变。二维黑磷较好地权衡了材料的载流子迁移率和开关电流比，正好介于石墨烯（高迁移率和低开关比）和过渡金属硫化物（低迁移率和高开关比）之间。表1是常见二维材料电学性质。