A Layered Wide-Bandgap BiOF Gate Dielectric with a High Dielectric Constant
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Le résumé fourni par la source
The ongoing downscaling of semiconductor devices necessitates gate dielectric materials that simultaneously possess a wide bandgap and ultrahigh dielectric constant to ensure efficient gate control. However, such materials remain scarce due to the inherent trade-off between bandgap widening and dielectric response enhancement in conventional insulators. Here, we demonstrate bismuth oxyfluoride (BiOF) as a promising dielectric candidate with a wide bandgap ( E g ≈ 4.5 eV) and a high out-of-plane dielectric constant (κ = 22.5). Moreover, we develop a scalable solid-state route for synthesizing phase-pure BiOF powder and achieve the chemical vapor deposition (CVD) growth of ultrathin BiOF nanosheets. The free-standing characteristic, temperature-stable dielectric properties, and inert van der Waals (vdW) surface of BiOF facilitate its seamless integration with two-dimensional (2D) materials to enhance device performance. Few-layer graphene double-encapsulated by BiOF demonstrates superior electron Hall mobility (μ e,2K ≈ 134,000 cm 2 V –1 s –1 ) and pronounced Shubnikov-de Haas (SdH) oscillations at 2 K. Our work not only expands the library of high-κ vdW materials but also overcomes the intrinsic trade-off between dielectric constant and bandgap.
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Le contrôle bibliographique ouvert
DOI retrouvé dans Crossref DOI retrouvé ; titre concordant.
- Titre Crossref
- A Layered Wide-Bandgap BiOF Gate Dielectric with a High Dielectric Constant
- Date Crossref
- 16/03/2026
- Éditeur
- American Chemical Society (ACS)
- Type
- journal-article
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Les institutions déclarées
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