黑磷-二维材料复合物及其制造方法、制造黑磷片的方法和电子器件与流程

黑磷-二维材料复合物及其制造方法、制造黑磷片的方法和电子器件
1.对相关申请的交叉引用
2.本技术基于2020年11月18日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2020-0154545并且要求其优先权，将其公开内容全部通过引用引入本文中。
技术领域
3.本公开内容涉及黑磷-二维材料复合物以及制造所述黑磷-二维材料复合物的方法。


背景技术：

4.黑磷(bp)是具有层状结构的材料，并且该层状结构的各层具有其中磷(p)原子平面地键合的二维2d晶体结构。bp具有半导体特性和取决于其厚度约0.3ev-约1.5ev的带隙能量。此外，bp具有约1000cm2/vs的高的电荷迁移率和约10
4-约105的高的开/关电流比，并且因此被应用于多种领域中的电子器件。
5.2d bp指的是具有拥有几十纳米(nm)或更小厚度的片形状的2d材料。2d bp可通过对块体bp进行机械或化学剥离工艺而制备，但是难以应用该方法来制备具有大的面积的2d bp。


技术实现要素：

6.提供黑磷(bp)-二维(2d)材料复合物和制造所述黑磷-二维材料复合物的方法。
7.另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，并且部分地将从所述描述明晰，或者可通过本公开内容的所呈现实施方式的实践而获悉。
8.根据实施方式的方面，黑磷-二维材料复合物包括：各自具有二维晶体结构并且配置成通过范德华力彼此结合的第一和第二二维材料层；和在所述第一和第二二维材料层之间并且具有其中多个磷原子共价键合的二维晶体结构的黑磷片。
9.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层可包括不同于所述黑磷片的材料。
10.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层可包括相同材料或不同材料。所述第一和第二二维材料层各自可包括石墨烯、六方氮化硼(h-bn)、或过渡金属二硫属化物(tmd)。
11.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层各自可具有约10nm或更小的厚度。
12.在一些实施方式中，所述黑磷片可具有约10nm或更小的厚度。所述黑磷片可包括1-50个层。
13.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层各自可配置成通过范德华力与所述黑磷片结合。
14.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层各自与所述黑磷片之间的距离可为约0.8nm或更小。
15.根据实施方式，黑磷-二维材料复合物包括：基底；具有二维晶体结构并且通过范德华力与所述基底结合的二维材料层；以及在所述基底和所述二维材料层之间并且具有其中多个磷原子共价键合的二维晶体结构的黑磷片。
16.在一些实施方式中，所述二维材料层可包括不同于所述黑磷片的材料。所述二维材料层可包括石墨烯、六方氮化硼(h-bn)、或过渡金属二硫属化物(tmd)。
17.在一些实施方式中，所述黑磷片可具有约10nm或更小的厚度。
18.在一些实施方式中，所述二维材料层和所述黑磷片之间的距离可为约0.8nm或更小。
19.根据实施方式，制造黑磷-二维材料复合物的方法包括：在基底上形成具有二维晶体结构的第一二维材料层；在所述第一二维材料层上形成黑磷前体膜；在所述第一二维材料层上形成具有二维晶体结构的第二二维材料层，所述第二二维材料层覆盖所述黑磷前体膜；和向所述黑磷前体膜施加热和压力以形成具有其中多个磷原子共价键合的二维晶体结构的黑磷片。
20.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层可在所述黑磷前体膜周围通过范德华力彼此结合。
21.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层可包括不同于所述黑磷片的材料。
22.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层可包括相同材料或不同材料。所述第一和第二二维材料层各自可包括石墨烯、六方氮化硼(h-bn)、或过渡金属二硫属化物(tmd)。
23.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层各自可具有约10nm或更小的厚度。
24.在一些实施方式中，所述黑磷前体膜可包括白磷、红磷、三碘化磷(pi3)、或三氯化磷(pcl3)。
25.在一些实施方式中，所述施加热和压力可包括向所述黑磷前体膜施加约400mpa或更低的压力。所述施加热和压力可包括将所述黑磷前体膜加热至约700℃或更低的温度。
26.在一些实施方式中，所述黑磷片可具有约10nm或更小的厚度。所述第一和第二二维材料层各自与所述黑磷片之间的距离可为约0.8nm或更小。
27.根据实施方式，制造黑磷片的方法包括：在第一和第二二维材料层之间提供黑磷前体膜；和向所述黑磷前体膜施加热和压力以形成具有其中多个磷原子共价键合的二维晶体结构的黑磷片。
28.在一些实施方式中，所述第一和第二二维材料层可在所述黑磷前体膜周围通过范德华力彼此结合。
29.在一些实施方式中，所述施加热和压力可包括向所述黑磷前体膜施加约400mpa或更低的压力和将所述黑磷前体膜加热至约700℃或更低的温度。
30.根据实施方式，制造黑磷-二维材料复合物的方法包括：在基底上形成黑磷前体膜；在所述基底上形成具有二维晶体结构的二维材料层以覆盖所述黑磷前体膜；和向所述
黑磷前体膜施加热和压力以形成具有其中多个磷原子共价键合的二维晶体结构的黑磷片。
31.在一些实施方式中，所述黑磷前体膜可包括白磷、红磷、pi3、或pcl3。
32.在一些实施方式中，所述基底和所述二维材料层可在所述黑磷前体膜周围通过范德华力彼此结合。
33.在一些实施方式中，所述二维材料层可包括不同于所述黑磷片的材料。
34.在一些实施方式中，所述施加热和压力可包括向所述黑磷前体膜施加约400mpa或更低的压力和将所述黑磷前体膜加热至约700℃或更低的温度.
35.根据实施方式，制造黑磷片的方法包括：在基底和二维材料层之间提供黑磷前体膜；和向所述黑磷前体膜施加热和压力以形成具有其中多个磷原子可共价键合的二维晶体结构的黑磷片。
36.在一些实施方式中，所述基底和所述二维材料层可在所述黑磷前体膜周围通过范德华力彼此结合。
37.在一些实施方式中，所述施加热和压力可包括向所述黑磷前体膜施加约400mpa或更低的压力和将所述黑磷前体膜加热至约700℃或更低的温度.
38.根据实施方式，电子器件包括：具有其中多个磷原子共价键合的二维晶体结构的黑磷片；提供在所述黑磷片的上表面上并且具有二维晶体结构的第一二维材料层；分别在所述黑磷片的两侧上的第一和第二电极；以及在所述第一二维材料层的上部部分上方的第三电极。
39.在一些实施方式中，所述第一和第二电极可分别与所述黑磷片的两末端部分形成边缘接触。
40.在一些实施方式中，所述第一二维材料层可包括六方氮化硼(h-bn)。
41.在一些实施方式中，所述第一和第二电极可分别与所述第一二维材料层的两侧形成平面接触。
42.在一些实施方式中，所述第一二维材料层可包括：与所述第一和第二电极形成平面接触的石墨烯；以及在所述第一和第二电极之间的氟化石墨烯。
43.在一些实施方式中，所述电子器件可进一步包括提供在所述黑磷片的下表面上并且具有二维晶体结构的第二二维材料层。
44.在一些实施方式中，所述第二二维材料层可包括与所述第一二维材料层的材料相同或不同的材料。
附图说明
45.由结合附图考虑的以下描述，本公开内容的一些实施方式的以上和其它方面、特征、和优点将更明晰，其中：
46.图1为说明根据一种实例实施方式的黑磷(bp)-二维(2d)材料复合物的横截面图；
47.图2为说明根据另一实例实施方式的bp-2d材料复合物的横截面图；
48.图3为说明根据另一实例实施方式的bp-2d材料复合物的横截面图；
49.图4-9为说明根据一种实例实施方式的制造bp-2d材料复合物的方法的图；
50.图10a和10b为说明通过参照图4-9描述的方法制备的bp-2d材料复合物的拉曼光谱的图；
51.图11-15为说明根据另一实例实施方式的制造bp-2d材料复合物的方法的图；
52.图16为说明根据一种实例实施方式的电子器件的图；
53.图17为说明根据另一实例实施方式的电子器件的图；
54.图18为说明根据又一实例实施方式的电子器件的图；
55.图19为说明根据另一实例实施方式的电子器件的图；
56.图20为说明根据另一实例实施方式的电子器件的图；和
57.图21为说明根据另一实例实施方式的电子器件的图。
具体实施方式
58.现在将对实施方式详细地进行介绍，其实例示于附图中，其中相同的附图标记始终是指相同的元件。在这点上，本实施方式可具有不同的形式并且不应被解释为限于本文中阐明的描述。因此，下面仅通过参考附图描述实施方式以说明方面。如本文中使用的，术语“和/或”包括相关列举项目的一个或多个的任何和全部组合。表述例如“的至少一个(种)”当在要素列表之前或之后时，修饰整个要素列表而不修饰所述列表的单独要素。
59.下文中，将参照附图描述实例实施方式。在附图中，相同的附图标记是指相同的元件，并且为了说明的清楚，可放大元件的尺寸。本文中描述的实施方式仅用于说明的目的，并且可在其中进行多种改变。
60.在以下描述中，当一个元件被称作“在”另外的元件“上方”或“上”时，其可在与所述另外的元件进行接触的同时直接在所述另外的元件的上、下、左或右侧上，或者可在所述另外的元件的上、下、左、或右侧上方而不与所述另外的元件进行接触。单数形式的术语可包括复数形式，除非另有提及。将进一步理解，本文中使用的术语“包括”和/或“包含”表明存在所陈述的特征或元件，但是不排除存在或添加一个或多个另外的特征或元件。
61.以定冠词或指示代词提及的元件可被解释为一个元件或者多个元件，即使其具有单数形式。方法的操作可以合适的次序进行，除非在次序方面明确地描述或者相反描述，并且不限于所陈述的其次序。
62.在本公开内容中，例如“单元”或“模块”的术语可用于表示具有至少一种功能或操作并且用硬件、软件、或者硬件和软件的组合实施的单元。
63.当在本说明书中关于数值使用术语“约”或“基本上”时，意图是，相关数值包括在该陈述的数值周围的制造或操作公差(例如，
±
10％)。此外，当关于几何形状使用措辞“大体上”和“基本上”时，意图是，不要求几何形状的精确，而是对于形状的容度在本公开内容的范围内。进一步地，不管数值或形状是否被修饰为“约”或“基本上”，应理解，这些值和形状应当被解释为包括在该陈述的数值或形状周围的制造或操作公差(例如，
±
10％)。
64.此外，附图中描述的元件之间的线连接或者连接部件表示例如功能连接和/或物理或电路连接，并且在实际应用中，它们可用多种另外的功能连接、物理连接、或电路连接代替或体现。
65.本文中仅使用实例来描述技术理念并且所述实例不应被认为用于限制的目的，除非权利要求中定义。
66.图1为说明根据一种实例实施方式的黑磷(bp)-二维(2d)材料复合物100的横截面图。
67.参照图1，bp-2d材料复合物100包括：第一和第二2d材料层121和122；以及提供在第一和第二2d材料层121和122之间的bp片130。此处，bp片130可被第一和第二2d材料层121和122包封。
68.第一2d材料层121可提供在基底(基板)110的上表面上。基底110可选自包括多种材料的基底例如半导体基底或绝缘基底。第一2d材料层121可包括具有其中构成原子平面地键合的2d晶体结构的材料。例如，第一2d材料层121可包括与bp片130的材料不同的2d材料。第一2d材料层121可形成于基底110的上表面上，使得第一2d材料层121可通过范德华力与基底110的上表面结合。
69.第一2d材料层121可具有单层结构或多层结构。例如，第一2d材料层121可具有约10nm或更小的厚度。图1说明其中第一2d材料层121具有单层结构的实例。当第一2d材料层121具有多层结构时，该多层结构的堆叠层可通过范德华力彼此结合。
70.第一2d材料层121可包括例如石墨烯，其是导电性2d材料。石墨烯是具有其中碳原子以2d方式共价键合的六边形蜂窝结构的2d材料。
71.当第一2d材料层121包括单层石墨烯时，第一2d材料层121可具有约0.34nm的厚度。此外，当第一2d材料层121包括多层石墨烯时，堆叠层之间的距离可为例如约0.34nm。此处，层之间的距离指的是层的中心之间的距离。
72.第一2d材料层121可包括例如六方氮化硼(h-bn)，其为绝缘2d材料。替代地，第一2d材料层121可包括例如过渡金属二硫属化物(tmd)，其为具有半导体特性的2d材料。
73.tmd是具有高的热稳定性、高的机械强度、和高的导热性的2d材料。例如，tmd可包括：选自钼(mo)、钨(w)、铌(nb)、钒(v)、钽(ta)、钛(ti)、锆(zr)、铪(hf)、锝(tc)、铼(re)、铜(cu)、镓(ga)、铟(in)、锡(sn)、锗(ge)、和铅(pb)之一；以及选自硫(s)、硒(se)、和碲(te)的硫属元素。然而，所列出的元素仅是实例，并且可使用另外的材料作为tmd。
74.bp片130提供在第一2d材料层121的上表面上。此处，提供在第一2d材料层121上的bp片130可具有等于或小于第一2d材料层121的面积的面积。即，bp片130可不从第一2d材料层121的外部部分突出。
75.bp片130为具有其中磷原子共价键合的2d晶体结构(例如，波纹状(起皱的)蜂窝结构)的2d材料。bp片130可具有单层结构或多层结构。图1说明其中bp片130具有单层结构的实例。然而，如稍后描述的，bp片130可具有多层结构。bp片130可包括例如1-50个层。在此情况下，bp片130可具有约10nm或更小的厚度。
76.当bp片130具有单层结构时，bp片130可具有约0.5nm的厚度(t)。bp片130可通过范德华力与第一2d材料层121结合。第一2d材料层121和bp片130之间的距离d1可为例如约0.8nm或更小。此处，第一2d材料层121和bp片130之间的距离d1指的是第一2d材料层121的中心和bp片130的中心之间的距离。
77.第二2d材料层122提供在bp片130的上表面上。像第一2d材料层121一样，第二2d材料层122可包括具有其中构成原子平面地键合的2d晶体结构的材料。第二2d材料层122可包括与bp片130的材料不同的2d材料。
78.第二2d材料层122可具有单层结构或多层结构。例如，第二2d材料层122可具有约10nm或更小的厚度。图1说明其中第二2d材料层122具有单层结构的实例。当第二2d材料层122具有多层结构时,该多层结构的堆叠层可通过范德华力彼此结合。
79.第二2d材料层122可包括例如石墨烯、h-bn、或tmd。第二2d材料层122可包括与第一2d材料层121相同的材料。例如，第一和第二2d材料层121和122两者可包括石墨烯或h-bn。替代地，第二2d材料层122可包括与第一2d材料层121的材料不同的材料。例如，第一2d材料层121可包括h-bn，并且第二2d材料层122可包括石墨烯。然而，这仅是实例。
80.第二2d材料层122可具有等于或大于bp片130的面积的面积。即，第二2d材料层122可完全覆盖bp片130。因此，bp片130可不从第二2d材料层122的外部部分突出。在bp片130周围的第一2d材料层121的外部部分和第二2d材料层122的外部部分可通过范德华力彼此结合。如上所述，bp片130提供在其外部部分通过范德华力彼此结合的第一和第二2d材料层121和122之间，并且因此，bp片130可被第一和第二2d材料层121和122包封。
81.提供在bp片130上的第二2d材料层122可通过范德华力与bp片130结合。此处，第二2d材料层122和bp片130之间的距离d2可为例如约0.8nm或更小。第二2d材料层122和bp片130之间的距离d2指的是第二2d材料层122的中心和bp片130的中心之间的距离。
82.在所述实例实施方式的bp-2d材料复合物100中，bp片130提供在通过范德华力彼此结合的第一和第二2d材料层121和122之间，使得可保护bp片130免受外部环境例如氧化。此外，bp片130具有半导体特性、高的电荷迁移率、和高的开/关电流比，并且因此所述实例实施方式的bp-2d材料复合物100可应用于多种电子器件例如场效应晶体管(fet)或光电探测器。
83.图2为说明根据另一实例实施方式的bp-2d材料复合物200的横截面图。图2中所示的bp-2d材料复合物200与图1中所示的bp-2d材料复合物100相同，除了bp片230具有多层结构之外。
84.参照图2，bp片230包括竖直地堆叠的第一层231和第二层232。此处，第一层231和第二层232之间的距离d3可为约0.5nm。第一层231和第二层232之间的距离d3指的是第一层231的中心和第二层232的中心之间的距离。已经描述了其中bp片230包括两个层即第一和第二层231和232的情况。然而，本公开内容不限于此，并且bp片230可包括不同数量的层。例如，bp片230可包括1-50个层。在此情况下，bp片230可具有约24.5nm或更小的厚度。
85.图3为说明根据另一实例实施方式的bp-2d材料复合物300的横截面图。下文中，将主要描述与以上描述的实施方式的区别。
86.参照图3，bp-2d材料复合物300包括基底110、2d材料层320、以及提供在基底110和2d材料层320之间的bp片330。在本实例实施方式中，bp片330可被基底110和2d材料层320包封。
87.选自由多种材料形成的基底的基底可用作基底110。bp片330提供在基底110的上表面上。由于bp片已经被描述过，因此将省略bp片330的详细描述。bp片330可具有比基底110的上表面的面积小的面积。因此，bp片330可不提供在基底110的上表面的外部部分上。
88.bp片330可具有单层结构或多层结构。bp片330可包括例如1-50个层。在此情况下，bp片330可具有约10nm或更小的厚度。
89.2d材料层320提供在bp片330的上表面上。2d材料层320可包括与bp片330的材料不同的2d材料。2d材料层320可包括例如石墨烯、h-bn、或tmd。由于2d材料层320与以上描述的第一和第二2d材料层121和122相同，因此将省略其描述。
90.2d材料层320可具有等于或大于bp片330的面积的面积。即，2d材料层320可完全覆
bn。替代地，第二2d材料层122可包括与第一2d材料层121的材料不同的材料。例如，第一2d材料层121可包括h-bn，并且第二2d材料层122可包括石墨烯。然而，这仅是实例。
104.第二2d材料层122可具有等于或大于bp前体膜135的面积的面积。即，第二2d材料层122可完全覆盖bp前体膜135。因此，bp前体膜135可不从第二2d材料层121的外部部分突出。在bp前体膜135周围的第一2d材料层121的外部部分和在bp前体膜135周围的第二2d材料层122的外部部分可通过范德华力彼此结合。因此，bp前体膜135可被第一和第二2d材料层121和122包封。
105.参照图7，当向图6中所示状态的bp前体膜135施加压力和热时，bp前体膜135被转化为bp片130，从而形成bp-2d材料复合物100，如图8中所示。
106.如上所述，bp片130包括具有其中磷原子共价键合的2d晶体结构例如波纹状蜂窝结构的2d半导体材料。通常，bp可通过将作为前体材料的白磷或红磷在高的压力下(例如，在约1.2gpa下)加热而形成。然而，在本实例实施方式中，bp片130可在相对低的压力例如大气压下形成。
107.例如，如图6中所示，bp前体膜135形成于通过范德华力彼此结合的第一和第二2d材料层121和122之间。在此状态下，在第一和第二2d材料层121和122之间形成的大的范德华压力可被施加至bp前体膜135。例如，当第一和第二2d材料层121和122两者包括石墨烯时，在第一和第二2d材料层121和122之间形成的范德华压力可为约1.0gpa。
108.如上所述，在其中由第一和第二2d材料层121和122形成的大的范德华压力被施加至bp前体膜135的状态下，即使在相对低的压力例如大气压下bp前体膜135也可转化为bp片130。例如，施加至bp前体膜135的压力可为例如约400mpa或更低。例如，施加至bp前体膜135的压力可为约0.1mpa-200mpa。
109.此外，bp前体膜135被加热至的温度为例如约700℃或更低。例如，bp前体膜135被加热至的温度可为约200℃-约600℃。
110.如上所述，当将形成于通过范德华力彼此结合的第一和第二2d材料层121和122之间的bp前体膜135压缩和加热至约400mpa或更低的压力和约700℃或更低的温度时，bp前体膜135可转化为bp片130。此处，取决于bp前体膜135的厚度，bp片130可具有单层结构或多层结构。
111.图8说明其中bp片130具有单层结构的实例，并且在此情况下，bp片130可具有约0.5nm的厚度t。然而，bp片130可具有多层结构。例如，bp片130可包括例如1-50个层。在此情况下，bp片130可具有约10nm或更小的厚度。
112.在bp-2d材料复合物100中，bp片130通过范德华力与第一和第二2d材料层121和122两者结合。在此情况下，从bp片130至第一和第二2d材料层121和122各自的距离可为约0.8nm或更小。
113.参照图9，可将bp-2d材料复合物100图案化为期望的和/或替代地预定的形状。图9显示其中第一和第二2d材料层121和122的外部部分被除去以暴露bp片130的两侧的状态。图9中所示的结构可应用于电子器件例如稍后描述的fet。
114.如上所述，在本实例实施方式中，通过利用在第一和第二2d材料层121和122之间形成的范德华压力，即使在相对低的压力例如大气压下bp前体膜135也可转化为bp片130。因此，可容易地制造bp片130和包括bp片130的bp-2d材料复合物100。
115.此外，在将bp前体膜135转化为bp片130的过程中，bp可取决于第一和第二2d材料层121和122的晶体取向而外延生长，并且因此，bp片130可具有恒定的电荷迁移率。
116.图10a说明通过参照图4-9描述的方法制备的bp-2d材料复合物100的拉曼光谱。图10b为对图10a的区域a进行说明的放大图。此处，使用石墨烯作为第一和第二2d材料层121和122两者。
117.参照图10a和10b，d峰、g峰、和2d峰指示石墨烯的存在，并且a
1g
峰、b
2g
峰、和a
2g
峰指示bp的存在。因此，可确定，通过参照图4-9描述的方法，在石墨烯层之间形成bp片。
118.图11-15为说明根据另一实例实施方式的制造bp-2d材料复合物的方法的图。
119.参照图11，准备基底110。然后，在基底110的上表面上形成bp前体膜335。选自包括多种材料的基底的基底可用作基底110。例如，bp前体膜335可具有约10nm或更小的厚度。
120.bp前体膜335可包括例如白磷(wp)、红磷(rp)、pi3、或pcl3。bp前体膜335可通过如下形成：将基底110的上表面用包含pi3或pcl3的溶液涂覆，然后将该溶液还原以形成红磷层。替代地，可使用白磷或红磷通过气相沉积工艺在基底110的上表面上形成bp前体膜335。
121.bp前体膜335可具有等于或小于基底110的上表面的面积的面积。bp前体膜335可不形成于基底110的上表面的外部部分上。
122.参照图12，在bp前体膜335上形成2d材料层320。可通过例如转移方法在基底110的上表面上形成2d材料层320以覆盖bp前体膜335。2d材料层320可包括与(稍后描述的)bp片330的材料不同的2d材料。2d材料层320可包括例如石墨烯、h-bn、或tmd。
123.2d材料层320可具有单层结构或多层结构.例如，2d材料层320可具有约10nm或更小的厚度。当2d材料层320具有多层结构时，该多层结构的堆叠层可通过范德华力彼此结合。
124.2d材料层320可具有等于或大于bp前体膜335的面积的面积。即，2d材料层320可完全覆盖bp前体膜335。因此，bp前体膜335可不从2d材料层320的外部部分突出。在bp前体膜335周围的基底110的外部部分和在bp前体膜335周围的2d材料层320的外部部分可通过范德华力彼此结合。因此，bp前体膜335可被基底110和2d材料层320包封。
125.参照图13，当向图12中所示状态的bp前体膜335施加压力和热时，bp前体膜335转化为bp片330，从而形成bp-2d材料复合物300，如图14中所示。
126.如上所述，bp前体膜335形成于通过范德华力彼此结合的基底110和2d材料层320之间。在该状态下，在基底110和2d材料层320之间形成的大的范德华压力可被施加至bp前体膜335。在其中由基底110和2d材料层320形成的大的范德华压力被施加至bp前体膜335的状态下，即使在相对低的压力例如大气压下bp前体膜335也可转化为bp片330。例如，施加至bp前体膜335的压力可为例如约400mpa或更低。例如，施加至bp前体膜335的压力可为约0.1mpa-约200mpa。
127.可将bp前体膜335加热至例如约700℃或更低的温度。例如，可将bp前体膜335加热至约200℃-约600℃。
128.取决于bp前体膜335的厚度，bp片330可具有单层结构或多层结构。例如，bp片330可包括例如1-50个层。在此情况下，bp片330可具有约10nm或更小的厚度。在bp-2d材料复合物300中，bp片330通过范德华力与2d材料层320结合。在此情况下，bp片330和2d材料层320之间的距离可为约0.8nm或更小。
129.参照图15，可将bp-2d材料复合物300图案化为期望的和/或替代地预定的形状。图15显示其中通过除去2d材料层320的外部部分而使bp片330的两侧暴露的状态。图15中所示的结构可应用于电子器件例如稍后描述的fet。
130.如上所述，在本实例实施方式中，通过利用在基底110和2d材料层320之间形成的范德华压力，即使在相对低的压力例如大气压下也可形成bp片330。
131.以上描述的bp-2d材料复合物100和300可应用于多种电子器件例如fet或光电探测器。
132.图16显示根据一种实例实施方式的电子器件400(例如，fet)。
133.参照图16，电子器件400包括：bp-2d材料复合物；提供在所述bp-2d材料复合物的两侧上的第一和第二电极441和442；和提供在所述bp-2d材料复合物的上部部分上方的第三电极450。
134.所述bp-2d材料复合物提供在基底410的上表面上。此处，包括绝缘材料的基底可用作基底410。所述bp-2d材料复合物可通过参照图4-9描述的方法制造。
135.例如，所述bp-2d材料复合物包括bp片430、提供在bp片430的上表面上的第一2d材料层422、和提供在bp片430的下表面上的第二2d材料层421。此处，bp片430的两侧未被第一和第二2d材料层422和421覆盖并且因此是开放的。
136.由于bp片已经在上面描述过，因此将省略bp片430的详细描述。bp片430可具有单层结构或多层结构。bp片430可包括例如1-50个层。在此情况下，bp片430可具有约10nm或更小的厚度。
137.第一和第二2d材料层422和421分别提供在bp片430的上表面和下表面上。第一和第二2d材料层422和421可包括与bp片430的材料不同的2d材料。例如，第一和第二2d材料层422和421可包括绝缘2d材料例如h-bn。
138.第一和第二2d材料层422和421各自可具有单层结构或多层结构。例如，第一和第二2d材料层422和421各自可具有约10nm或更小的厚度。
139.第一和第二2d材料层422和421各自通过范德华力与bp片430结合。此处，第一和第二2d材料层422和421各自与bp片430之间的距离可为例如约0.8nm或更小。
140.第一和第二电极441和442提供在所述bp-2d材料复合物的两侧上。第一和第二电极441和442可被提供以与bp片430形成边缘接触。例如，bp片430的两横向末端部分因未被第一和第二2d材料层422和421覆盖而是开放的，并且开放的bp片430的开放横向末端部分电连接至第一和第二电极441和442。
141.第一和第二电极441和442可包括具有高的导电性的材料。第一和第二电极441和442可分别为源电极和漏电极。提供在作为源电极的第一电极441和作为漏电极的第二电极442之间的bp片430可充当沟道。
142.第三电极450可提供在第一和第二电极441和442之间的第一2d材料层422上。第三电极450可为栅电极。此外，可在第一2d材料层422和第三电极450之间提供绝缘层455。绝缘层455可为栅绝缘层。
143.图17为说明根据另一实例实施方式的电子器件500的图。图17中所示的电子器件500与图16中所示的电子器件400相同,除了未在bp片430的下表面上提供2d材料层之外。
144.参照图17，bp-2d材料复合物包括bp片430和提供在bp片430的上表面上的2d材料
层520。2d材料层520可包括绝缘2d材料例如h-bn。所述bp-2d材料复合物可例如通过参照图11-15描述的方法制造。
145.图18为说明根据另一实例实施方式的电子器件600的图。
146.参照图18，电子器件600包括：bp-2d材料复合物；分别提供在所述bp-2d材料复合物的两侧上的第一和第二电极641和642；以及提供在所述bp-2d材料复合物的上部部分上方的第三电极650。
147.所述bp-2d材料复合物包括bp片630、提供在bp片630的上表面上的第一2d材料层622、和提供在bp片630的下表面上的第二2d材料层621。第一和第二2d材料层622和621可包括与bp片630的材料不同的2d材料。例如，第一和第二2d材料层622和621可包括绝缘2d材料例如h-bn。
148.第一和第二电极641和642提供在bp-2d材料复合物的两侧上。第一和第二电极641和642可被提供以与所述bp-2d材料复合物形成平面接触。例如，第一和第二电极641和642可分别与第一2d材料层622的两侧的上表面接触。第一和第二电极641和642可分别为源电极和漏电极。bp片630可充当沟道。在此情况下，电荷可通过隧穿效应在第一电极641和bp片630之间以及在第二电极642和bp片630之间移动。
149.第三电极650可提供在第一和第二电极641和642之间的第一2d材料层622的上部部分的上方，并且可在第一2d材料层622和第三电极650之间提供绝缘层655。第三电极650可为栅电极，并且绝缘层655可为栅绝缘层。
150.图19为说明根据另一实例实施方式的电子器件700的图。图19中所示的电子器件700与图18中所示的电子器件600相同，除了未在bp片630的下表面上提供2d材料层之外。
151.参照图19，bp-2d材料复合物包括bp片630和提供在bp片630的上表面上的2d材料层720。2d材料层720可包括绝缘2d材料例如h-bn。
152.图20为说明根据另一实例实施方式的电子器件800的图。
153.参照图20，电子器件800包括：bp-2d材料复合物；分别提供在所述bp-2d材料复合物的两侧上的第一和第二电极841和842；以及提供在所述bp-2d复合物的上部部分上方的第三电极850。
154.所述bp-2d材料复合物包括bp片830、提供在bp片830的上表面上的第一2d材料层822、和提供在bp片830的下表面上的第二2d材料层821。提供在bp片830的上表面上的第一2d材料层822可包括氟化石墨烯822b和提供在氟化石墨烯822b的两侧上的石墨烯822a。此处，氟化石墨烯822b为绝缘材料，并且可通过将石墨烯882a使用例如xef2或sf6氟化而形成。提供在bp片830的下表面上的第二2d材料层821可包括绝缘2d材料例如h-bn。
155.第一和第二电极841和842提供在所述bp-2d材料复合物的两侧上。第一和第二电极841和842可被提供以与所述bp-2d材料复合物形成平面接触。例如，第一和第二电极841和842可提供在第一2d材料层822上，并且可与提供在氟化石墨烯822b的两侧上的石墨烯822a接触。
156.第一和第二电极841和842可分别为源电极和漏电极。bp片830可充当沟道。第三电极850可提供在第一和第二电极841和842之间的第一2d材料层822的上部部分上方，并且可在第一2d材料层822和第三电极850之间提供绝缘层855。第三电极850可为栅电极，并且绝缘层855可为栅绝缘层。
157.图21为说明根据另一实例实施方式的电子器件900的图。图21中所示的电子器件900与图20中所示的电子器件800相同，除了未在bp片830的下表面上提供2d材料层之外。
158.参照图21,bp-2d材料复合物包括bp片830和提供在bp片830的上表面上的2d材料层920。此处，2d材料层920可包括氟化石墨烯920b和提供在氟化石墨烯920b的两侧上的石墨烯920a。
159.如上所述，根据以上实施方式的一个或多个，通过利用在第一和第二2d材料层之间或者在基底和2d材料层之间形成的大的范德华压力，即使在相对低的压力例如大气压下也可容易地形成bp片和bp-2d材料复合物。
160.此外，由于bp片被第一和第二2d材料层包封，因此可保护bp片免受外部环境例如氧化性环境。由于bp片具有半导体特性、高的电荷迁移率、和高的开/关电流比，因此包括bp片的bp-2d材料复合物可应用于多种电子器件例如fet或者光电探测器。虽然以上已经描述了实施方式，但是所述实施方式仅是实例，并且本领域普通技术人员能够容易地在所述实施方式中进行多种变化或改变。
161.应理解，本文中描述的实施方式应仅在描述的意义上考虑并且不用于限制目的。各实施方式内的特征或方面的描述应典型地被认为可用于其它实施方式中的其它类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了一种或多种实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离如由所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可在其中进行形式和细节上的多种变化。