我國科學家成功制備單原子層金屬開創(chuàng)二維金屬研究新領域

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2025-03-14 08:08:22 IT之家

中國科學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,、透明顯示等領域帶來技術革新,。該科研成果于北京時間3月13日在國際學術期刊《自然》發(fā)表。

我國科學家成功制備單原子層金屬

自2004年單層石墨烯發(fā)現(xiàn)以來,，二維材料引領了凝聚態(tài)物理,、材料科學等領域的突破性進展，并開創(chuàng)了基礎研究和技術創(chuàng)新的二維新紀元,。目前實驗可獲得的二維材料達數(shù)百種,，理論預測的近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,。

我國科學家成功制備單原子層金屬開創(chuàng)二維金屬研究新領域

中國科學院物理研究所/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,，通過將金屬熔化并利用團隊前期制備的高質量單層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。電學測量表明,，單層鉍的電導率隨著溫度的降低近線性增加,，表現(xiàn)出經典金屬行為，室溫電導率可達約9.0×10^6 S/m,，比塊體鉍的室溫電導率（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，其電阻可被柵電壓調控達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,。

相關研究成果以“Realization of 2D metals at the ?ngstr?m thickness limit”為題發(fā)表在國際學術期刊《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,、國家自然科學基金委、廣東省基礎與應用基礎研究重大項目和中國科學院等科研項目的資助支持,。

(責任編輯：于浩淙 zx0176)

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