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尽管石墨烯赚足了“眼球” 但真正奇妙之处你却不知道

2016-01-08 09:34来源:雷锋网关键词:石墨烯储能超级电容器收藏点赞

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研究进展(石墨烯的兄弟家族)

TMDC

如何以较低成本大规模生产均一,无缺陷的二维材料,一直是重要课题。

2015年,美国康奈尔大学的Jiwoong Park 在Nature上宣布他们已成功在大尺寸硅片 (直径10cm) 上用化学气相沉积法生长出单层的MoS2和WS2薄膜。如此大面积的材料依旧保持了小尺寸样品的优越电子性能。而用这些材料制作的数百个晶体管,99%都可以正常工作。在此单层TMDC基础上,他们又以SiO2作为分隔层,成功沉积了多层TMDC。搞定这样的多层结构,可以说距离实现三维集成电路的产业化目标又近了一步。

黑磷

2014年最耀眼的新晋二维家族成员当属黑磷 (BP),而二维黑磷叫磷烯(Phosphorene)。与之前研究最广的TMDC相比,磷烯有两个显著的优点:

它有天然的直接带隙,能隙宽度0.3-2eV (取决于厚度) ;

电子迁移率特别高 (1000 cm2V2S-1)。

2014年1月,两组研究人员,一组是复旦大学张远波和中国科学技术大学陈仙辉,另外一组是普渡大学的叶培德,几乎同时在康奈尔大学的Arxiv上贴出了论文的预印本,宣告成功剥离出了两到三个原子层厚的磷烯,并制出了基于磷烯的晶体管。磷烯一问世就迅速成为新的研究热点,不仅是在电子领域,有关磷烯在光电,生物医学等领域的报道都已经陆续浮出水面。

磷烯的主要问题是太活泼。它见到水和氧气就会反应,很难保存,造出来的晶体管也只保存了几分钟。今年10月,爱尔兰都柏林三一学院的Damien Hanlon给出了初步的解决方案:液态剥离法。不但实现了量产,还解决了磷烯在空气中不稳定的问题,因为用到的有机溶剂可以确保磷烯和氧气隔离。

另外一项突破性进展来自韩国浦项科技大学的Keun Su Kim。研究人员采用原位表面掺杂技术在磷烯内掺入钾原子,引发斯塔克谱线磁裂效应,并以此控制磷烯的能隙宽度。因此未来有可能通过调节能隙,设计和优化基于磷烯的电子器件。

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