我國科學(xué)家成功制備單原子層金屬開創(chuàng)二維金屬研究新領(lǐng)域

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2025-03-14 08:08:22 IT之家

中國科學(xué)院物理研究所近期成功研制出厚度僅為頭發(fā)絲直徑二十萬分之一的單原子層金屬,。這是國際上首次實現(xiàn)大面積二維金屬材料的制備,，開創(chuàng)了二維金屬研究的新領(lǐng)域,。這種材料未來可以為超微型低功耗晶體管,、透明顯示等領(lǐng)域帶來技術(shù)革新,。該科研成果于北京時間3月13日在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》發(fā)表,。

自2004年單層石墨烯發(fā)現(xiàn)以來,，二維材料引領(lǐng)了凝聚態(tài)物理,、材料科學(xué)等領(lǐng)域的突破性進(jìn)展，并開創(chuàng)了基礎(chǔ)研究和技術(shù)創(chuàng)新的二維新紀(jì)元,。目前實驗可獲得的二維材料達(dá)數(shù)百種,，理論預(yù)測的近2000種。然而,，這些二維材料基本上局限在范德華層狀材料體系,。

中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心N07課題組最近提出原子級制造的范德華擠壓技術(shù)，通過將金屬熔化并利用團(tuán)隊前期制備的高質(zhì)量單層MoS2范德華壓砧擠壓,，實現(xiàn)了埃米極限厚度下各種二維金屬的普適制備,，包括鉍（6.3 ?）、錫（5.8 ?）,、鉛（7.5 ?）,、銦（8.4 ?）和鎵（9.2 ?）。

范德華擠壓制備的二維金屬上下均被單層MoS2所封裝,，因此具有非常好的環(huán)境穩(wěn)定性,，在超過一年的測試中無性能退化，且非成鍵的界面有利于器件制備以探索二維金屬的本征特性,。電學(xué)測量表明,，單層鉍的電導(dǎo)率隨著溫度的降低近線性增加，表現(xiàn)出經(jīng)典金屬行為,，室溫電導(dǎo)率可達(dá)約9.0×10^6 S/m,，比塊體鉍的室溫電導(dǎo)率（約7.8×10^5 S/m）高一個數(shù)量級以上。

單層鉍還展現(xiàn)出明顯的P型電場效應(yīng),，其電阻可被柵電壓調(diào)控達(dá)35%（塊體金屬通常小于1%）,，為低功耗全金屬晶體管和高頻器件提供了可能性。此外,，范德華擠壓技術(shù)還能以原子精度控制二維金屬的厚度,，即單層、雙層或三層,，為揭示以前難以企及的新奇層贗自旋特性提供了可能,。

相關(guān)研究成果以“Realization of 2D metals at the ?ngstr?m thickness limit”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》。趙交交博士（已畢業(yè)）為該論文的第一作者,，杜羅軍特聘研究員和張廣宇研究員為通訊作者,。本研究工作得到了科技部重點研發(fā)計劃,、國家自然科學(xué)基金委、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究重大項目和中國科學(xué)院等科研項目的資助支持,。

(責(zé)任編輯：于浩淙 zx0176)

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