1. 以具有原子級平整度的六方氮化硼(h-BN)納米片作為化學氣相沉積(CVD)系統中的生長襯底，制備出高質量的單晶Te納米帶。

2. 基于h-BN襯底上生長的Te納米帶的場效應晶體管(FET)在室溫下表現出高達 1370 cm2 V?1s?1的超高空穴遷移率，遠大于其他大多數的范德華材料。

本文采用CVD的方法制備Te納米帶，其生長示意圖如圖1(a)所示，使用二氧化碲(TeO?)粉末作為生長源，在常壓下通入氫/氬(H?/Ar)混合氣作為運載氣體和反應氣體。當生長源加熱到~750℃時，TeO?被H?還原，并在H?/Ar混合運載氣體的傳輸下到達生長襯底，最終將在覆蓋有h-BN納米片的硅片上生長得到長度為幾十微米(μm)、寬度為幾微米的單晶Te納米帶，其形狀為長條狀的矩形或梯形，其形貌與水熱法制備的Te樣品一致，如圖1(c)所示。圖1(b)展示了h-BN襯底上Te納米帶的晶體結構的俯視圖。與其他通過CVD和物理氣相沉積(PVD)方法生長的超薄Te納米片垂直于生長襯底不同，我們制備的Te晶體的c軸平行于h-BN納米片的表面。在我們的生長策略中引入h-BN納米片可以為Te納米帶的生長提供具有原子級平整度的表面，并減少表面缺陷態，從而合成高質量的Te納米帶。合成的Te納米帶的厚度在30 nm至70 nm范圍內，生長得到的Te納米帶樣品的厚度分布非常均勻，其表面也非常干凈，而通過水熱法制備的Te樣品表面明顯有雜質存在。除了制備Te納米帶，我們還可以通過調整基板與加熱區的距離來控制基板溫度來合成 Te 納米線。由于沿著Te [001]晶向的表面能最低，這意味著沿c軸(即[001]取向)的生長速率最快。在較低的生長溫度時，c軸比其他晶向的生長速率快很多，從而產生了Te納米線；在較高的生長溫度時，[100]和[10]晶向反應的能量變得更高，生長速率與沿c軸的生長速率差距減小，因此也出現了矩形和梯形形狀的Te納米帶。Te晶體隨溫度變化的生長行為使得我們在今后的合成策略中可以實現對其形貌的控制。

II Te納米帶的結構表征

III 全局底柵結構Te FET的電學性能

具有原子級平整度表面的范德華材料h-BN為高質量單晶Te納米帶的生長提供了理想的平臺。此外，由于h-BN納米薄片表面沒有懸掛鍵和電荷陷阱，將其用作介電層將會減小溝道和界面的雜質散射。為了研究Te納米帶的電傳輸特性，我們首先直接在h-BN襯底上生長的Te納米帶上制備了具有全局底柵結構的FET，器件結構如圖3(a)所示。為了降低接觸電阻，選用較高功函數的的金作為接觸電極。圖3(b)是一個典型器件的光學照片，其中溝道Te納米帶的厚度為30 nm。該器件的輸出和轉移特性曲線如圖3(c)和(d)所示。從圖3(c)可以看出，在不同的柵電壓下，源漏電流Id隨偏壓Vd呈現線性變化，說明Au電極和溝道Te之間為歐姆接觸。從圖3(d)中的轉移特性曲線可以看出，Te納米帶呈現出以p型為主的輕微雙極性行為，這表明CVD合成的Te納米帶樣品具有很好的晶體質量。受限于我們的Te納米帶的厚度，其帶隙大約為0.3 eV，晶體管的開/關比僅有~102，這是由于柵極靜電場無法對較厚溝道的Te進行有效控制。通過以下公式計算Te FET的場效應遷移率：μFE=(gm×L)/(W×Cg×Vds)，其中gm，L，W和Cg和分別表示跨導、溝道長度、溝道寬度和h-BN/SiO?的電容。根據偏壓在10 mV下的轉移特性曲線計算，從圖3(f)中得到Te FET在室溫下的空穴遷移率峰值為1370 cm2 V?1s?1。該值高于黑磷FET在室溫下的場效應空穴遷移率(~1000 cm2 V?1s?1)。我們總結了典型范德華半導體在室溫下的場效應遷移率，包括溶液法合成的Te、bP、二硒化鎢 (WSe?)、二硒化鉑(PtSe?)、二硫化鉬(MoS?)和二硫化錸(ReS?)。可以看出，我們的器件的空穴遷移率是p型范德華半導體中最高的，也遠高于過渡金屬硫族化合物。此外，Te FET在空氣中表現出良好的穩定性，暴露空氣中一周后同一器件的電學性能沒有發生明顯變化。這可以彌補bP空氣中不穩定性質的缺點，為p型范德華半導體材料提供了一種新的選擇。

IV 局部底柵結構Te FET的電學性能

圖4. (a) h-BN作為介電層的局部底柵Te FET截面示意圖。(b) Te FET的輸出曲線，插圖為局部底柵結構的Te FET的光學圖像。(c) 室溫下Te FET器件在不同偏壓下的輸出曲線。(d)從圖(c)中Vd=10 mV的偏壓下的轉移曲線中提取的Te晶體管的場效應遷移率。