國際上首次制備出錫烯二維晶體薄膜材料
發(fā)布時間：2015-08-24 16:19:45
二維類石墨烯晶體錫烯具有極其優(yōu)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(xiàn)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(yīng)用方面具有極其重要的潛在價值。但是由于巨大的材料制備和物理認知上的困難，如何在實驗上制備出錫烯材料，成為當前國際凝聚態(tài)物理和材料學領(lǐng)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(shù)，在國際上首次制備出錫烯二維晶體薄膜材料。相關(guān)研究成果已在線發(fā)表于《自然—材料》。
在前期研究基礎(chǔ)上，研究人員精確控制生長條件，發(fā)現(xiàn)基底材料上錫原子的生長方式發(fā)生了變化，并逐漸形成了層狀的薄膜。為了證明所制備的薄膜是錫烯，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(nèi)部結(jié)構(gòu)，并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(jié)構(gòu)。”賈金鋒表示，由于薄膜厚度不到0.4納米，而用來確定電子能帶結(jié)構(gòu)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(chuàng)新性地將錫烯的生長設(shè)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(xiàn)了錫烯的電子能帶結(jié)構(gòu)和基底信號的完全分離，并進一步利用原位表面電子摻雜的方法，精確確定了空態(tài)的部分能帶結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，實驗確定的原子結(jié)構(gòu)及電子能帶結(jié)構(gòu)和第一性原理計算的結(jié)果具有優(yōu)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。