夢想材料“硅烯”走進現(xiàn)實或將趕超石墨烯

1、夢想材料“硅烯”走進現(xiàn)實或將趕超石墨烯 本報訊 7年前，硅烯還只是理論學家的一個幻想。受石墨烯由僅是單原子厚度的按蜂窩狀晶格排列的碳原子構成的聞名材料熱忱的驅動，研究人員推想，硅原子也可能形成類似的表面。而且假如它們可以被用于制作電子產品，硅烯膠片將會使半導體工業(yè)實現(xiàn)微型化的終極幻想。 美國得克薩斯州立大學納米材料研究人員、參與制作這個晶體管的Deji Akinwande說，盡管該設備的性能目前仍比較平凡，使用壽命也僅能以分鐘來計，這一理念的證明已經(jīng)引起軒然大波。法國馬賽第一大學材料科學家Guy Le Lay同意他的說法?！皼]有人預料到會在如此短的時間內實現(xiàn)它，究竟不能用一種全然不存在的材料制

2、造晶體管?！彼f。 Le Lay是首批自20XX年開頭進行試驗室硅烯研究的科學家之一。隨著硅烯晶體管走進現(xiàn)實，對石墨烯不相宜用來制作晶體管的熟悉也與日俱增。石墨烯或許是世界上導電性能最好的物質，但卻缺少一種關鍵特性。和計算及芯片中使用的半導體不同，它缺乏帶隙電子攜帶電流之前必需躍過的能量跨欄。帶隙可以讓半導體設備關閉，執(zhí)行“合乎規(guī)律”的操作?！皩τ谝?guī)律應用來說，石墨烯可以說沒有一線期望。”Le Lay說。相較而言，硅烯擁有帶隙，因為它的一些原子會向上扣形成波紋脊，讓其中一些電子處于能量略微不同的狀態(tài)。而且，電腦芯片生產商在放棄數(shù)十年硅晶體管生產經(jīng)驗而選擇碳晶體管方面一直非常謹慎，查爾斯頓南卡羅

3、來納州軍事學院理論物理學家Lok Lew Yan Voon說。他領先為硅烯命名，并在20XX年就模擬了其屬性。 但在試驗室中處理硅烯一直存在巨大挑戰(zhàn)，這種材料不能像石墨烯那樣，形成塊狀石墨然后用膠帶從固體砌塊上剝下來。取而代之的是，研究人員通過讓硅原子熱蒸汽在真空室中濃縮到一塊透明的銀塊上來獵取它，這是一個特別復雜的過程。而且不像穩(wěn)健的石墨烯，單獨的硅烯在空氣中極不穩(wěn)定，很難把輕薄的表層鍍到更加有用的基底上如晶體管的內壁。正因為如此，直到去年，一些研究人員還在質疑硅烯畢竟是否存在。 Akinwande加入了意大利微電子和微系統(tǒng)研究所Alessandro Molle的團隊，目標是給硅烯供應保護。

4、他們在一層薄銀涂層上制作了一個硅烯膠板，并在上面添加了5納米厚的氧化鋁涂層。然后，他們把硅烯的夾心結構從云母基底上剝落，使含銀的一面朝上，并把它放在氧化硅基底上。最終，他們輕輕地蝕刻掉一些銀，留下兩個金屬“島嶼”作為電極，中間留下一條外露的硅烯帶連接兩個小島?！斑@是一項特別奇妙的技術?！盠e Lay說，他準備嘗試用鍺烯 一種化學性質特別活躍的用鍺制成的相似“二維結構”材料重復這一過程，他與團隊于去年創(chuàng)造了這種材料。盡管技術非常奇妙，但是這種晶體管仍不能在短期內應用于移動手機：因為外露的硅烯2分鐘左右就會退化。然而，這段時間已足以檢測其特性。盡管其電子運動與石墨烯相比較慢，但該設備的確具備一個小

5、帶隙。 假如在硅烯晶體管上加一層涂層也可以延長其壽命。Akinwande曾用聚四氟乙烯幫助磷烯膠片另一種由磷制成的活性二維材料“生存”了數(shù)月。其他研究人員也表示，用多層硅烯可以在犧牲掉表層涂層的同時，保護下面的硅烯使用24小時。更關鍵的是，制作硅烯晶體管的技術可以通過各種方法去嘗試，而且還可以利用各種對空氣敏感的活性材料?！八隙ㄊ怯瓮孓D變者?！盠ew Yan Voon說，“這是我們期盼的文章。”然而，并非全部人都對硅烯的將來持樂觀態(tài)度。“現(xiàn)在，關于硅烯、鍺烯、磷烯的爭論有許多?！比鸬洳闋柲匪估砉ご髮W的Jari Kinaret 說，他同時是歐盟石墨烯旗艦項目的負責人，這是一項斥資10億歐元研究二維材料及拓展相關應用的科研項目，“但是它們面臨的問題相當多。”