二維半導(dǎo)體在量子計算和未來電子學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景?，F(xiàn)在，研究人員可以將金屬金轉(zhuǎn)化為半導(dǎo)體，并在氮化硼納米管上定制原子化材料。金是一種導(dǎo)電材料，已廣泛用于電子器件的互連。

隨著電子產(chǎn)品變得更小、更強(qiáng)大，所涉及的半導(dǎo)體材料也縮小了。然而，利用現(xiàn)有的設(shè)計，計算機(jī)已經(jīng)變得盡可能小——為了打破這一障礙，研究人員深入研究量子計算背后的物理原理以及量子力學(xué)中黃金的不尋常行為。研究人員可以將黃金轉(zhuǎn)換成由單層原子構(gòu)成的半導(dǎo)體量子點(diǎn)。

博科園：它們的能隙，或帶隙，是由量子限制形成——當(dāng)材料的尺寸變得非常小，接近分子尺度時，它們的行為就像原子一樣，這是一種量子效應(yīng)。這些二維金量子點(diǎn)可以用在電子器件中，帶隙是一個原子一個原子可調(diào)。用單層原子制造點(diǎn)是很棘手，更大的挑戰(zhàn)是定制它們的特性。密歇根理工大學(xué)研究人員在氮化硼納米管上發(fā)現(xiàn)，可以用金量子點(diǎn)來做幾乎不可能的事情，在《ACS?Nano》上發(fā)表了一篇新論文，其重點(diǎn)是研究金點(diǎn)在原子間聚集的機(jī)制。密歇根理工大學(xué)物理學(xué)教授約克欽雅普(Yoke?Khin?Yap)領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。

研究團(tuán)隊觀察到的行為（原子水平上對金量子點(diǎn)的操縱）可以用掃描透射電子顯微鏡(STEM)觀察到。莖的高能電子束使Yap等研究人員能夠?qū)崟r觀察原子運(yùn)動，并揭示了金原子與氮化硼納米管表面的相互作用?；旧?，金原子沿著納米管表面滑動，它們穩(wěn)定地懸浮在氮化硼納米管六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)的上方。原子滑移和停止與所謂的能量選擇性沉積有關(guān)。在實(shí)驗(yàn)室里，研究小組取了一組氮化硼納米管，并在其上撒上一層金霧；霧中的金原子要么以多層納米顆粒的形式附著在納米管上，要么從納米管上彈回來。

但一些能量更高的原子沿著納米管圓周滑動并穩(wěn)定下來，然后開始聚集成金量子點(diǎn)的單層。研究小組發(fā)現(xiàn)，在其他穩(wěn)定的金顆粒之后，黃金會優(yōu)先沉積。氮化硼納米管表面原子光滑，表面沒有缺陷，是一個排列整齊的蜂窩狀結(jié)構(gòu)。納米管在化學(xué)上是惰性的，納米管和金原子之間沒有物理鍵。這很像滑雪：你不可能在沒有雪的凹凸不平、黏糊糊的山上滑雪，理想的條件會讓滑雪變得更好，納米管光滑的表面就像新鮮粉末。

為未來電子和量子計算尋找新材料的工作使研究人員走上了許多道路。Yap希望通過證明金的有效性，其他研究人員將受到啟發(fā)，在分子尺度上關(guān)注其他金屬單分子層。這是一個夢想納米技術(shù)，這是一種分子尺度的技術(shù)，在可見光光譜中有一個理想的帶隙，可以通過原子來調(diào)節(jié)，電子和光學(xué)設(shè)備有很大的潛力。該團(tuán)隊的下一步工作包括進(jìn)一步表征和整合設(shè)備制造，以演示全金屬電子。潛在地，金屬原子的單層膜可以構(gòu)成未來電子產(chǎn)品的整體，這將節(jié)省大量的制造能源和材料。

博科園-科學(xué)科普｜研究/來自:?密歇根理工大學(xué)

參考期刊文獻(xiàn):《ACS Nano》

DOI:?10.1021/acsnano.8b09559

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