科學網—錫烯二維晶體薄膜材料問世

2021-01-09 科學網

 

本報訊（記者黃辛、王珊 ）二維類石墨烯晶體錫烯具有極其優越的物理特性，是一類大能隙二維拓撲絕緣體，有可能在室溫下實現無損耗的電子輸運，因此在未來更高集成度的電子學器件應用方面具有極其重要的潛在價值。但是由於巨大的材料製備和物理認知上的困難，如何在實驗上製備出錫烯材料，成為當前國際凝聚態物理和材料學領域科研人員努力的焦點。近期，上海交通大學教授錢冬和賈金鋒團隊成功地利用分子束外延技術，在國際上首次製備出錫烯二維晶體薄膜材料。相關研究成果已在線發表於《自然—材料》。

在前期研究基礎上，研究人員精確控制生長條件，發現基底材料上錫原子的生長方式發生了變化，並逐漸形成了層狀的薄膜。為了證明所製備的薄膜是錫烯，研究人員通過大量的實驗比對，最終成功觀察到雙原子層內部結構，並精確測定了雙原子層的相對高度。

「第二個難題就是如何確定外延薄膜的電子能帶結構。」賈金鋒表示，由於薄膜厚度不到0.4納米，而用來確定電子能帶結構的角分辨光電子能譜信號中包含了眾多的基底信號，這造成了極大的混淆。研究團隊創新性地將錫烯的生長設備搬到同步輻射光源，利用同步輻射光源光子能量和光子偏置可變的特性，成功實現了錫烯的電子能帶結構和基底信號的完全分離，並進一步利用原位表面電子摻雜的方法，精確確定了空態的部分能帶結構。研究發現，實驗確定的原子結構及電子能帶結構和第一性原理計算的結果具有優異的一致性，從而真正地證實外延生長的確實是二維錫烯薄膜。

《中國科學報》 (2015-08-24 第1版 要聞)

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