【摘 要】
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随着石墨烯的兴起,二维材料的研究在国内外掀起了热潮。新型二维材料的探索及其新奇物理特性的发现推动着二维材料领域的发展,在前沿物理、材料科学、器件应用等方面具有重要的科学意义。本论文主要从材料的可控生长及制备、范德瓦尔斯异质结构电学器件制备以及电磁输运测量等方面,对二维层状材料GaTe和CrOCl进行了研究。二维材料GaTe直接带隙为1.6 eV,具有较大的光吸收系数。晶体结构属于单斜晶系,结构较复
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随着石墨烯的兴起,二维材料的研究在国内外掀起了热潮。新型二维材料的探索及其新奇物理特性的发现推动着二维材料领域的发展,在前沿物理、材料科学、器件应用等方面具有重要的科学意义。本论文主要从材料的可控生长及制备、范德瓦尔斯异质结构电学器件制备以及电磁输运测量等方面,对二维层状材料GaTe和CrOCl进行了研究。二维材料GaTe直接带隙为1.6 eV,具有较大的光吸收系数。晶体结构属于单斜晶系,结构较复杂且对称性低,具有明显的面内各向异性。实验上,构建了具有多方向电极的h-BN夹持薄层GaTe电学器件。薄层GaTe表现出明显的面内电学各向异性,且各向异性强度可通过门电压进行调控。利用第一性原理计算了二维GaTe的拉曼强度,确定了晶体结构中y方向上的电导最大。利用第一性原理结合非平衡函数,定性地分析了薄层GaTe门电压可调面内巨电学各向异性的机制。石墨烯是由单层碳原子以sp2轨道杂化的方式紧密排列而构成的六角蜂窝状二维原子晶体,特殊的晶体结构决定了其优异的性能。理论研究预言石墨烯与反磁性绝缘体结合的复合体系有可能存在量子反常霍尔等新奇物理态。本文利用干法转移技术制备了单栅h-BN/graphene/CrOCl霍尔器件,电极与石墨烯为一维接触。在低温和强磁场条件下,单层石墨烯的朗道扇形图（Landau fan）出现与传统石墨烯不同的非对称现象。此现象源于CrOCl与石墨烯耦合后界面的电荷转移效应。量子霍尔效应已经成为构建拓扑超导体和量子计算等新概念电子学系统的重要基础之一。研究发现双栅h-BN/graphene/CrOCl霍尔器件中,因电荷转移效应石墨烯出现了非常规的整数量子霍尔效应。电荷转移-量子霍尔相中朗道能级与磁场和位移电场表现出抛物线的依赖关系。该霍尔器件在接近零场和高于液氮温度（100 K）的条件下仍可观测到整数量子霍尔效应。
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