碳硅烯狄拉克錐成因獲解 開發(fā)納米電子器件材料有更多選擇
2015年04月21日 8:44 4924次瀏覽 來源： 科技日報 分類： 新技術
碳硅烯狄拉克錐成因獲解
■最新發(fā)現(xiàn)與創(chuàng)新
科技日報訊 （記者王怡）二維單原子碳層－石墨烯（Graphene）具有奇特的電子結構特征，其能帶在費米能級處呈現(xiàn)上下對頂?shù)膱A錐形，形成所謂的狄拉克錐（Dirac Cone）。近日，上海大學理學院物理系劉軼教授及其科研團隊通過理論計算首次發(fā)現(xiàn)，兩種新型結構的碳硅烯也具有狄拉克錐特征的電子結構，這為研發(fā)和設計新型納米電子器件材料提供了理論基礎。該研究成果發(fā)表在物理化學領域著名學術期刊《物理化學快報》上。
2010年石墨烯的發(fā)現(xiàn)被授予諾貝爾獎，除了因為它是第一個穩(wěn)定存在的單層二維材料，從而打破了傳統(tǒng)二維材料不穩(wěn)定的常識之外，還因為石墨烯存在奇異的狄拉克錐電子結構，電子在費米能附近以近光速傳播，被認為是未來電腦芯片的理想材料。為此，人們對基于石墨烯的新興電子材料寄予厚望。
然而，目前的電子工業(yè)還是建立在硅材料基礎上。雖然硅版的石墨烯—硅烯也具有狄拉克錐，但是硅烯的原子結構非平面，硅烯穩(wěn)定性相對石墨烯低很多，這使劉軼對碳硅混合的二維體系——碳硅烯產(chǎn)生了興趣。劉軼團隊發(fā)現(xiàn)的新型碳硅烯的共同結構特點是由C-C和Si-Si原子對混合而成，呈現(xiàn)狄拉克錐電子結構特征；同時他們還提出了“原子對耦合”機制以及判斷狄拉克錐是否形成的定量判據(jù)。基于對簡單體系的計算，該判據(jù)還被成功用于預測其他二元二維體系是否具有狄拉克錐。
劉軼介紹，新發(fā)現(xiàn)證明，可以通過改變碳硅烯的成分配比和原子排列等方式對電學性質進行調控，這是單純的石墨烯或硅烯不能實現(xiàn)的，因此碳硅烯比石墨烯有更好的工業(yè)相容性和性質多樣性，為開發(fā)未來納米電子器件材料提供了更廣闊的材料選擇。
責任編輯：趙天寧
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