鍺烯是一種由鍺衍生的二維材料，與石墨烯有關(guān)。由于它在其產(chǎn)生的真空室之外是不穩(wěn)定的，因此還沒有對其電子性能進(jìn)行真正的測量。由格羅寧根大學(xué)賈斯汀·葉教授領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)制造出含有穩(wěn)定鍺烯的裝置。

該材料為絕緣體，經(jīng)過中等加熱后成為半導(dǎo)體，經(jīng)過較強(qiáng)加熱后成為很好的金屬導(dǎo)體，研究結(jié)果發(fā)表在《納米快報》上。只有一個原子層材料在新型微電子學(xué)構(gòu)造中是很有趣的。其中最著名的是石墨烯，它是一種優(yōu)秀的導(dǎo)體。像硅和鍺這樣的材料也會很有趣，因為它們完全符合成熟的設(shè)備制造協(xié)議，可以無縫地集成到目前的半導(dǎo)體技術(shù)中。

博科園-科學(xué)科普：格羅寧根大學(xué)裝置物理學(xué)副教授賈斯汀·葉解釋說：但是二維的鍺烯非常不穩(wěn)定。鍺烯是以鍺為原料，加入鈣而成。鈣離子從三維晶體中形成二維層，然后被氫所取代。這些二維的鍺和氫層叫做鍺烷。但是一旦氫被除去形成鍺烯，這種物質(zhì)就變得不穩(wěn)定了。研究人員用一種非常簡單的方法解決了這個問題，他們用穩(wěn)定的鍺烷制造設(shè)備，然后加熱材料以除去氫。這導(dǎo)致了日耳曼烯的穩(wěn)定裝置，這使得科學(xué)家能夠研究它的電子特性。最初的材料是絕緣體，研究團(tuán)隊的一名博士生對這些設(shè)備進(jìn)行了加熱，這是一種經(jīng)過試驗和測試提高導(dǎo)電性的方法。

這種材料變得非常導(dǎo)電，其電阻僅比石墨烯高一個數(shù)量級。所以它成為了一種優(yōu)秀的金屬導(dǎo)體，進(jìn)一步的實驗表明,適度加熱(200°C)半導(dǎo)體germanane生產(chǎn)。因此，鍺烯可以是絕緣體、半導(dǎo)體或金屬導(dǎo)體，這取決于它的熱處理方式。冷卻至室溫后保持穩(wěn)定。加熱使鍺烯的多層薄片變薄——證實了電導(dǎo)率的變化很可能是由于氫的消失引起。鍺烯在自旋電子器件的結(jié)構(gòu)中具有重要應(yīng)用價值。這些裝置利用電子自旋的電流。這是電子的量子力學(xué)性質(zhì)，可以把它想象成電子繞著自己的軸旋轉(zhuǎn)，使其表現(xiàn)得像小羅盤指針。

石墨烯是一種優(yōu)秀的電子自旋導(dǎo)體，但由于其與碳原子的弱相互作用(自旋軌道耦合)，使其自旋難以控制。鍺原子更重，這意味著自旋軌道耦合更強(qiáng)，這將提供更好的自旋控制。因此，能夠構(gòu)建導(dǎo)電性能優(yōu)異、自旋軌道耦合性強(qiáng)的金屬鍺烯，為自旋電子器件的發(fā)展鋪平了道路。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自: 格羅寧根大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《納米快報》

DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04207

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