石墨烯之父發(fā)現(xiàn)了超材料：或半導(dǎo)體的未來

石墨烯之父發(fā)現(xiàn)了超材料：或半導(dǎo)體的未來

編者按：本月，華語大學(xué)的研究人員宣布，只有少量原子厚度的硒化銦材料已經(jīng)成功制備出來，它的半導(dǎo)體性能比石墨烯好，是未來制造電子芯片的理想替代硅材料。

在過去的十年里，世界在石墨烯和二維材料的研究上投入了巨大的資金，這些努力并沒有白費(fèi)。最近，一種可用于未來超計(jì)算設(shè)備的新型半導(dǎo)體材料出現(xiàn)了。

這種被稱為INSE的半導(dǎo)體只有幾個(gè)原子厚，離石墨烯很近。本月，曼徹斯特大學(xué)和諾丁漢大學(xué)的研究人員在《自然納米技術(shù)》學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表了這項(xiàng)研究。

石墨烯的厚度和單層原子一樣，具有無與倫比的導(dǎo)電性。世界各地的專家都在想象石墨烯在未來電路中的應(yīng)用。

盡管石墨烯具有許多特殊的性質(zhì)，但它沒有能隙。與普通半導(dǎo)體不同，石墨烯的行為更像金屬。這使得它在晶體管類應(yīng)用中的前景黯淡。

這一新發(fā)現(xiàn)證明了硒化銦晶體可以像多層原子那樣薄。它顯示出比硅更好的電子性能。硅被廣泛應(yīng)用于當(dāng)今的電子元件，特別是芯片。

更重要的是，與石墨烯不同的是，硒化銦的能隙相當(dāng)大，這使得開啟/關(guān)閉晶體管變得容易。這與硅類似，使硒化銦成為硅的理想替代品。它可以用來制造下一代超高速電子器件。

目前，科學(xué)家們喜歡將石墨烯與其他優(yōu)秀材料結(jié)合起來，讓石墨烯的非凡性能與其他材料的特性相輔相成，這往往會導(dǎo)致令人興奮的科學(xué)發(fā)現(xiàn)，以我們無法想象的方式應(yīng)用于實(shí)際問題。

超薄硒化銦是硅和石墨烯之間的理想材料。與石墨烯類似，硒化銦具有天然的超薄形態(tài)，可以制造真正的納米級工藝。與硅類似，硒化銦是一種優(yōu)秀的半導(dǎo)體。

安德烈·蓋姆爵士因發(fā)現(xiàn)石墨烯而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他也是這項(xiàng)研究的作者之一。他相信硒化銦的發(fā)現(xiàn)將對未來的電子工業(yè)產(chǎn)生巨大的影響。

曼徹斯特大學(xué)的研究人員需要克服一個(gè)主要問題，才能生產(chǎn)出高質(zhì)量的硒化銦裝置。由于硒化銦太薄，空氣中的氧氣和水分會迅速分解硒化銦。為了避免這種情況，硒化銦裝置必須用氬制造。這就利用了碲化銦的優(yōu)點(diǎn)。曼德勒國家石墨烯研究所開發(fā)的技術(shù)。

這導(dǎo)致了世界上第一個(gè)高質(zhì)量、原子厚度的硒化銦薄膜的生產(chǎn)，其室溫下的電子遷移率達(dá)到2000平方厘米/秒，遠(yuǎn)高于硅，在較低的溫度下，該指數(shù)將翻一番。

在目前的實(shí)驗(yàn)中，研究人員已經(jīng)生產(chǎn)出幾微米長和寬的硒化銦，其大小與頭發(fā)絲的橫截面大致相同。研究人員相信，只要將現(xiàn)有的大面積石墨烯生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合起來，硒化銦的商業(yè)生產(chǎn)將迫在眉睫。

國家石墨烯研究所開發(fā)的技術(shù)可以分離材料的原子層，生產(chǎn)出高質(zhì)量的二維晶體，為光電子學(xué)新材料的開發(fā)提供了廣闊的前景，我們一直在尋找新的實(shí)驗(yàn)用層狀材料。

超薄硒化銦是快速成長的二維晶體家族中的一員。這些二維晶體根據(jù)其結(jié)構(gòu)、厚度和化學(xué)成分具有許多有用的性質(zhì)。對石墨烯和二維材料的研究傳達(dá)了科學(xué)和工程技術(shù)。今天，這是最快的二維晶體。材料科學(xué)發(fā)展的區(qū)域。

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