“自然圖案化”的新型二維原子晶體材料及其功能化研究取得新進(jìn)展
石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的蜂窩狀單層結(jié)構(gòu)。2004年,Andre Geim和Konstantin Novoselov用剝離方法成功制備石墨烯并發(fā)現(xiàn)了其新奇的量子特性,他們因此獲得2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。石墨烯具有超高的載流子遷移率、超高的透光率、室溫下的量子霍爾效應(yīng)等優(yōu)良特性,在電子學(xué)、光學(xué)、磁學(xué)、催化、儲(chǔ)能和傳感器等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景,被稱為“未來材料”或“變革性材料”,引發(fā)了世界范圍內(nèi)對(duì)新型二維晶體材料的探索和研究熱潮。 近年來,由中國科學(xué)院物理研究所納米物理與器件實(shí)驗(yàn)室高鴻鈞院士領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在石墨烯及類石墨烯二維原子晶體材料的制備、物性與應(yīng)用基礎(chǔ)等方面開展研究,取得了一系列居國際前沿的研究成果。在過去十年間,他們采用分子束外延生長方法制備出了大面積、高質(zhì)量的石墨烯及類石墨烯二維原子晶體材料,例如:石墨烯、硅烯、鍺烯、鉿烯、二硒化鉑和銻烯等,這些材料體系多數(shù)為國際上首次創(chuàng)制,在國際上居引領(lǐng)地位。這些新型二維原子晶體材料的成功構(gòu)筑不僅豐富了二維原子晶體材料庫,同時(shí)為探索其物理特性和潛在應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 一般來說,二維原子晶體材料需要進(jìn)行功能化或圖案化才可能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的應(yīng)用。例如,在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中,半導(dǎo)體材料需要先利用光刻技術(shù)圖案化,再進(jìn)行電子摻雜或空穴摻雜,進(jìn)而形成P-N結(jié)和晶體管等。二維原子晶體材料的功能化可以通過多種方式實(shí)現(xiàn),例如,將分子或原子沉積到二維原子晶體材料表面實(shí)現(xiàn)摻雜,或引入另一種二維原子晶體材料構(gòu)建疊層結(jié)構(gòu)等。 |