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我國科學家在新型二維材料硼烯制備方面取得重要突破
2018-08-16 閱讀次數:

硼烯是指由硼元素構成的二維平面結構,獨特的二維六角蜂窩狀結構賦予其狄拉克錐的能帶結構和新奇量子效應。但理論計算表明,由于電子的缺失,自由狀態下蜂窩狀硼烯并不能穩定存在。
    在國家重點研發計劃“納米科技”重點專項項目“半導體二維原子晶體材料的制備與器件特性”的支持下,中國科學院物理研究所吳克輝、陳嵐研究員等深入開展硼烯薄膜的制備研究。他們采用單晶Al(111)作為基底,通過對生長參數的精確調控,成功制備出蜂窩狀結構的硼烯薄膜。利用高分辨掃描隧道顯微鏡觀察到硼烯完美的六角蜂窩狀結構,其晶格周期為0.29nm,接近自由狀態下蜂窩狀硼烯的理論晶格周期0.3nm。同時,這種蜂窩狀結構在跨越襯底臺階時保持了連續不間斷的特點,為硼烯單層平面蜂窩狀結構的存在提供了又一力證。由于硼獨特的電子結構,通過基底與硼烯之間的界面電荷轉移向硼烯中注入大量電子是獲得穩定的蜂窩狀硼烯最有效的途徑之一。通過第一性原理計算,發現Al(111)基底與硼烯中每個硼原子間有近1個電子的電荷轉移,有效地解決了蜂窩狀結構二維硼烯中的電子缺失,對其穩定存在起到至關重要的作用。
    該工作實現了平面六角蜂窩狀結構的硼烯的制備,同時該工作也為進一步研究硼烯中可能存在的奇異電子特性奠定了基礎,為實現基于硼烯的電子器件提供了誘人的前景。研究成果在《科學通報》上發表。

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