2023年3月9日，北京大学化学与分子工程学院/北京石墨烯研究院彭海琳课题组在《自然—材料》（Nature Materials）在线发表了题为“Single-crystalline van der Waals layered dielectric with high dielectric constant”的研究论文，报道了一种范德华层状高介电常数单晶材料Bi2SeO5。

图1 单晶层状高κ栅介质Bi2SeO5的结构与性质。（a）层状Bi2SeO5的晶体结构;（b）气相输运法制得的Bi2SeO5厘米级单晶的光学照片；（c）机械解理大面积Bi2SeO5纳米片光学照片；（d）层状Bi2SeO5的典型高分辨透射电镜成像;（e）层状Bi2SeO5的介电常数和击穿场强及与其他常见层状栅介质的比较。

高介电性能的Bi2SeO5二维单晶应用于电学器件中可获得很强的栅极调控能力。研究团队采用二维材料转移技术，叠层构筑了Bi2SeO5二维纳米片封装的高迁移率二维半导体Bi2O2Se场效应霍尔器件。低温量子输运测量表明，通过Bi2SeO5的封装，二维半导体Bi2O2Se的载流子迁移率显著提升，低温霍尔迁移率高达470000 cm2/Vs（迄今为止Bi2O2Se体系的最高迁移率），并首次观测到Bi2O2Se的量子霍尔效应。二维单晶介电材料Bi2SeO5不仅可作为二维Bi2O2Se的理想封装材料与栅介质，也适用于其他二维材料体系，如MoS2、石墨烯等。

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