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石墨烯新”表亲“锗烯成功合成 或再利光学发展

导读: 艾克斯-马赛大学等一个欧洲联合研究团队成功合成石墨烯的又一“表亲”,即二维材料锗烯(germanene)。该材料是由单层锗原子构成,或具备表现出色的电学和光学性质,未来有可能被广泛集成在各种电子设备。

   艾克斯-马赛大学等一个欧洲联合研究团队成功合成石墨烯的又一“表亲”,即二维材料锗烯(germanene)。该材料是由单层锗原子构成,或具备表现出色的电学和光学性质,未来有可能被广泛集成在各种电子设备。这项研究成果刊登在9月10日的《新物理学杂志》上。

  这种二维材料最早于2009年被提出,但截至目前,研究人员仍然难以将其实现。而自那时起,石墨烯已被进一步开发,其他的二维材料如硅烯(silicene)已经合成出。

  据物理学家组织网9月10日报道,用于合成这种材料的方法类似于硅烯,在超高真空里,单个锗原子在高温下沉积成一层基底。研究人员已经将该材料合成到铂金基板上。

  研究人员说:“根据以前合成硅烯的路径,我们很自然的试图以同样的方法合成这种新材料,通过沉积锗到银基。但这种尝试失败了,因此决定切换采用铂金基底,于是铂金生长到锗基板上。这将是值得尝试的另一种方式。”

  将锗原子沉积于铂金基底后,研究人员通过光谱测量和密度泛函理论(DFT)计算,检测该材料的电子结构,实际上能够确认其是锗烯。并且,采用隧穿显微镜扫描该材料,揭示出其2D材料的特性蜂窝结构。

  研究人员认为,这种材料有可能生长于柔性的黄金薄膜基板上,无疑这将比铂金材料更便宜,以允许其大规模合成生长。此外,其独特的性质可能使之成为坚固的二维拓扑绝缘体,特别是在室温下,这将开启使用该材料进行量子计算的可能性。

  据了解,锗是一种重要的半导体材料,用于制造晶体管及各种电子装置。主要的终端应用为光纤系统与红外线光学(infrared optics),也用于聚合反应的催化剂,电子用途与太阳能电力等。据《2013-2017年中国锗行业市场调研与投资预测分析报告》数据显示,2013年来光纤通信行业的发展、红外光学在军用、民用领域的应用不断扩大。锗在红外光学领域的年需求量占锗消费量的20-30%,锗红外光学器件主要作为红外光学系统中的透镜、棱镜、窗口、滤光片等的光学材料

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