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YACOO:2D材料的研究浪潮

2015-07-03 来源：转载自第三方

关键词：2D材料；3D电路元件；研究浪潮

石墨烯的出现来开了2D材料的研究浪潮，当一些物理学家寻找新的2D材料，并尝试了解它们的性质时，其他一些科学家已经将它们结合在一起。这意味着由不同的2D材料堆叠起来，得到微小密集的3D电路元件。由于二维材料的每一层中的原子与相邻层产生较弱的相互作用，所以其层间应变最小。这克服了用一般电子元件构建3D器件的过程中一个关键的困难。

例如，目前石墨烯已被用于与MoS2和WSe2一起创建太阳能电池和光感应器的核心交界处部件，以利用半导体的吸收光子能力，以及石墨烯迅速传导电子的能力。今年二月，Novoselov和他的团队扭转了太阳能电池概念，通过石墨烯电极之间的二硫化钼和其它TMDCs制成了发光二极管。通过选择不同的TMDCs，该团队还可以选择释放光子的波长。

更妙的是，夹在不同2D原子层的材料可以让物理学家微调这些设备。虽然层与层之间的作用很薄弱，但原子的接近也意味着它们可以以微妙的方式影响彼此的性质。堆叠的顺序，间隔和方向都可以控制装置的行为。模拟这种材料会让理论家头疼，但新的物理特性是肯定有的。

意大利纳米科学和技术国家企业（NEST）的物理学家Marco Polini说，即使石墨烯也可以从其它2D材料得到改进。他的研究小组一直致力于夹在绝缘体氮化硼二维层之间的石墨烯设备。当激光聚焦在该设备上，它就会被压缩并通过石墨烯层传导，比夹在一般材料之间的石墨烯器件效果好得多。原则上，这可以在芯片之间提供一种光子传输信息的方式而不是电子传输信息的方式。这可能意味着芯片内能更快和更有效地通信。

目前围绕二维材料的热潮让人想起关于石墨烯在2005年引起的狂热，瑞典查尔姆斯理工大学的物理学家Jari Kinaret说。但Kinaret警告说，可能需要二十年后才能真正评估这些材料的潜力。“二维材料的初步研究都集中在电子学特性上，因为这些接近物理学家的愿望，”Kinaret说。“但我认为，如果它们能真正地得以应用，很可能是在一个完全不可预测的领域。”

在实验室里看起来不错的材料并不总是能够满足现实世界的需求。所有二维材料所面对的一个主要问题是如何便宜地生产均匀、无缺陷的材料层。黏性胶带方法适用于TMDCs和磷烯，但太费时以至于难以扩大规模。而且制作黑磷价格也昂贵，因为它需要对自然界的白磷施以极高的压力。制造单层结构的过程都从未完善，更别说更复杂的复合层结构了。“我们花了很长的时间得到异质层，”西雅图华盛顿大学的物理学家徐晓东说。“我们希望其能加速或实现自动化，这还有很多工作要做。”

来源：x-mol行业资讯

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