新型二维半导体材料黑磷(磷烯)因具有优异的光电和输运特性而受到广泛关注，并激发了学者们对VA族类似材料，如砷烯(α-砷烯和ꞵ-砷烯)、锑烯和铋烯的研究兴趣。作为重要的半导体材料，高纯砷一直备受关注。近几年来，关于砷烯理论研究的报道越来越多，实验研究也取得了一定进展。本文着重从应变、电场、元素掺杂、取代、官能团化、纳米带裁剪、异质结、器件模拟等方面介绍了与砷烯相关的理论研究工作最新进展，总结了对应情况下砷烯能带结构、光学性质、磁性、拓扑绝缘态、光催化、输运性质和器件性能等特点。介绍了"当前几个研究小组对灰砷(ꞵ-砷烯)和本课题组对黑砷(α-砷烯)的相关实验研究情况。最后对该材料体系的发展趋势进行了展望。
  图1 二维VA族材料在场效应晶体管、光探测器、TI自旋电子学器件、癌症治疗、发光器件、气体传感器、热电和能源器件等方面的应用。
  
图2. ꞵ-砷烯的晶体结构示意图(左)和第一性原理杂化密度泛函HSE06计算得到的单层、双层和三层ꞵ-砷烯的能带结构图。
  图3 a) α-砷烯的晶体结构示意图和(b)第一性原理revPBE、杂化密度泛函HSE06计算得到的α-砷烯带隙随层数变化图。
 
 图4. 层状黑砷晶格与物性的各向异性：(a)用DFT计算的b—As结构晶格参数的三维表示；(b)机械剥落的b-As的AFM像；(C)具有原子分辨率的b—As的HRTEM图像；(d)沿b-As和其他二维材料的Ac和zz方向的电导率σ、迁移率μ、热导率K和有效质量m‘的平面内各向异性的比较。
 
图5 黑砷器件的环境稳定性：(a)少层b-As晶体管的源漏，I-V曲线与环境暴露时间的关系；(b)记录的晶体管26 d的转移曲线；(c)晶体管的载流子迁移率和开关比随暴露在空气中时间的变化；(d) b-As中氧含量随时间的变化。
  
       相关科研成果由中南大学物理与电子学院夏庆林等人于2019年发表在材料导报上。原文：新型二维半导体材料砷烯的研究进展。