Немцы
Германен — это материал, состоящий из одного слоя атомов германия . [2] Материал создается в процессе, аналогичном процессу создания силицена и графена , в котором для нанесения слоя атомов германия на подложку используются высокий вакуум и высокая температура. [2] [3] [4] Высококачественные тонкие пленки германена выявили необычные двумерные структуры с новыми электронными свойствами, пригодными для применения в полупроводниковых устройствах и исследованиях в области материаловедения.
Подготовка и структура
[ редактировать ]В сентябре 2014 года Дж. Ле Лей и другие сообщили об осаждении упорядоченной и двумерной многофазной пленки толщиной в один атом методом молекулярно-лучевой эпитаксии на поверхность золота в кристаллической решетке с индексами Миллера (111). Структура была подтверждена с помощью сканирующей туннельной микроскопии (СТМ), обнаружившей почти плоскую сотовую структуру. [5]
Мы предоставили убедительные доказательства рождения почти плоского германена — нового синтетического аллотропа германия, не существующего в природе. Это новый родственник графена.
— Ги Ле Лэй из Университета Экс-Марсель , Новый журнал физики
Дополнительное подтверждение было получено с помощью спектроскопических измерений и расчетов по теории функционала плотности . Разработка высококачественных и почти плоских одноатомных пленок породила предположения о том, что германен может заменить графен , а то и просто добавить альтернативу новым свойствам родственных наноматериалов. [2] [5] [6] [7] [8] [9]
Бампулис и др. [10] сообщили об образовании германена на внешнем слое нанокристаллов Ge 2 Pt. СТМ-изображения германена на атомно-разрешенных нанокристаллах Ge 2 Pt демонстрируют изогнутую сотовую структуру. Эта сотовая решетка состоит из двух шестиугольных подрешеток, смещенных на 0,2 Å в вертикальном направлении относительно друг друга. Было обнаружено, что расстояние до ближайшего соседа составляет 2,5 ± 0,1 Å, что близко соответствует расстоянию Ge-Ge в германене.
На основании наблюдений СТМ и расчетов теории функционала плотности сообщалось об образовании явно более искаженной формы германена на платине . [5] [11] Также был продемонстрирован эпитаксиальный рост кристаллов германена на GaAs (0001), и расчеты показывают, что минимальные взаимодействия должны позволять германену легко удаляться с этой подложки. [12]
Структура германена описывается как «двумерный изогнутый нанолист, подобный графену группы IV». [13] Адсорбция дополнительного германия на графеноподобный лист приводит к образованию « гантельных » единиц, каждая из которых содержит два атома германия, находящихся вне плоскости, по одному с каждой стороны плоскости. Гантели притягивают друг друга. Периодически повторяющееся расположение гантельных структур может привести к появлению дополнительных стабильных фаз германена с измененными электронными и магнитными свойствами. [14]
В октябре 2018 года Дзюнджи Юхара и другие сообщили, что германен легко получить методом сегрегации с использованием тонкой пленки чистого серебра на подложке Ge и достижения его эпитаксиального роста in situ. [15] Выращивание германена, родственного графену и силицену, методом сегрегации считается технически очень важным для легкого синтеза и переноса этого многообещающего двумерного электронного материала.
Характеристики
[ редактировать ]Электронные и оптические свойства германена были определены на основе расчетов ab initio . [16] а также структурные и электронные свойства из первых принципов. [17] [18] Эти свойства делают материал пригодным для использования в канале высокоэффективного полевого транзистора. [19] и вызвали дискуссию относительно использования элементарных монослоев в других электронных устройствах. [20] Электронные свойства германена необычны и предоставляют редкую возможность проверить свойства фермионов Дирака . [21] [22] У германена нет запрещенной зоны , но присоединение атома водорода к каждому атому германия создает ее. [23] Этими необычными свойствами обычно обладают графен , силицен , германен, станен и плюмбен . [22] [24] [25] [26]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Давила, Мария Евгения; Ле Лэй, Гай (2016). «Несколько слоев эпитаксиального германена: новый двумерный материал Дирака» . Научные отчеты . 6 : 20714. Бибкод : 2016NatSR...620714D . дои : 10.1038/srep20714 . ПМЦ 4748270 . ПМИД 26860590 .
- ^ Перейти обратно: а б с «У Графена появляется «двоюродный брат» в виде германена» . Физика.орг . Институт физики. 10 сентября 2014 г.
- ^ Дериваз, Микаэль и Дентель, Дидье и Стефан, Режис и Ханф, Мари-Кристин и Мехдауи, Ахмед и Сонет, Филипп и Пирри, Кармело (2015). «Сплошной слой германена на Al (111)» . Нано-буквы . 15 (4). Публикации ACS: 2510–2516. Бибкод : 2015NanoL..15.2510D . дои : 10.1021/acs.nanolett.5b00085 . ПМИД 25802988 .
{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ) - ^ Ли, Линь-зань Лу; Чжихуэй Цинь; Елян Гэн-юй Цао; Хун-Цзюнь Гао (2014). Дополнительные материалы . 26 (28): 4820–4824. : 2014AdM 26.4820L doi : 10.1002 adma.201400909 . PMID 24841358 . Бибкод .... /
- ^ Перейти обратно: а б с Давила, Мэн (2014). «Германен: новый двумерный аллотроп германия, родственный графену и силицену». Новый журнал физики . 16 (9): 095002. arXiv : 1406.2488 . Бибкод : 2014NJPh...16i5002D . дои : 10.1088/1367-2630/16/9/095002 . S2CID 53453703 .
- ^ Клиффорд, Джонатан (10 сентября 2014 г.). «Исследователи Университета Экс-Марсель производят аллотроп германия германен» . Откройте для себя Калифорнийские онлайн-медиа. Архивировано из оригинала 17 февраля 2020 года . Проверено 11 сентября 2014 г.
- ^ «Золотой субстрат, используемый для синтеза двоюродного брата графена германена» . Капитал внебиржевого рынка. 10 сентября 2014 года. Архивировано из оригинала 11 сентября 2014 года . Проверено 11 сентября 2014 г.
- ^ Спикернелл, Сара (10 сентября 2014 г.). «Германен: ученые только что создали новый графен?» . Город АМ .
- ^ Лезерс, Джейсон (10 сентября 2014 г.). «Новый член семьи «Германен» » . Капитал Wired . Архивировано из оригинала 3 июня 2016 года . Проверено 11 сентября 2014 г.
- ^ Бампулис, П.; Чжан, Л.; Сафаи, А.; ван Гастель, Р.; Поэльсема, Б.; Зандвлит, HJW (2014). «Германеновое обрыв кристаллов Ge 2 Pt на Ge (110)». Физический журнал: конденсированное вещество . 26 (44): 442001. arXiv : 1706.00697 . Бибкод : 2014JPCM...26R2001B . дои : 10.1088/0953-8984/26/44/442001 . ПМИД 25210978 . S2CID 36478002 .
- ^ Ли, Линь-зань Лу; Чжихуэй Цинь; Елян Гэн-юй Цао; Хун-Цзюнь Гао (2014). Дополнительные материалы . 26 (28): 4820–4824. : 2014AdM 26.4820L doi : 10.1002 adma.201400909 . PMID 24841358 . Бибкод .... /
- ^ Калони, ТП; Швингеншлёгль, У. (13 ноября 2013 г.). «Слабое взаимодействие между германеном и GaAs (0001) посредством интеркаляции H: путь к отшелушиванию» . Журнал прикладной физики . 114 (18): 184307–184307–4. arXiv : 1310.7688 . Бибкод : 2013JAP...114r4307K . дои : 10.1063/1.4830016 .
- ^ Йе, Сюэ-Шэн; Чжи-Ган Шао; Хунбо Чжао; Лей Ян; Цан-Лонг Ван (2014). «Собственная подвижность носителей германена больше, чем у графена: расчеты из первых принципов». РСК Прогресс . 4 (41): 21216–21220. Бибкод : 2014RSCAd...421216Y . дои : 10.1039/C4RA01802H .
- ^ Озчелик, В. Онгун; Э. Дургун; Салим Чирачи (2014). «Новые фазы германии». Журнал физической химии . 5 (15): 2694–2699. arXiv : 1407.4170 . дои : 10.1021/jz500977v . ПМИД 26277965 . S2CID 40693268 .
- ^ Юхара, Джунджи; Хироки Симадзу; Коити Ито; Акио Ота; Массачусетс Араидай; Массаж Куросавы; массаж Накатаке; Гай Ле Лэй (2018). «Эпитаксиальный рост германена путем сегрегации через тонкие пленки Ag (111) на Ge (111)». АСЦ слева . 12 (11): 11632–11637. дои : 10.1021/acsnano.8b07006 . ПМИД 30371060 . S2CID 53102735 .
- ^ Цзясинь; Цинь, Жуй; Ю, Цзин (2012). Ни, Цзэюань, Лю; Чжэн , . 12 (1): 113–118. : 2012NanoL..12..113N doi nl203065e : 10.1021 / . PMID 22050667 Бибкод
- ^ Скализ, Эмилио; Мишель Усса; Джеффри Пуртуа; Б. ван ден Брук; Валерий Афанасьев; Андре Стесманс (2013). «Колебательные свойства силицена и германена». Наноисследования . 6 (1): 19–28. дои : 10.1007/s12274-012-0277-3 . S2CID 137641923 .
- ^ Гарсия, Джей Си; де Лима, DB; Ассали, ЛВК; Хусто, JF (2011). «Графен- и графаноподобные нанолисты группы IV». Дж. Физ. хим. С. 115 (27): 13242–13246. arXiv : 1204.2875 . дои : 10.1021/jp203657w . S2CID 98682200 .
- ^ Канеко, Сиро; Цучия, Хидеаки; Камакура, Ёсинари; Мори, Нобуя; Огава, Мацуто (2014). «Теоретическая оценка характеристик полевых транзисторов на основе силиценовых, германеновых и графеновых нанолент при баллистическом транспорте». Прикладная физика Экспресс . 7 (3): 035102. Бибкод : 2014APExp...7c5102K . дои : 10.7567/APEX.7.035102 . S2CID 95179181 .
- ^ Рум, Натанаэль Дж.; Дж. Дэвид Кэри (2014). «За пределами графена: стабильные элементарные монослои силицена и германена» (PDF) . Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 6 (10): 7743–7750. дои : 10.1021/am501022x . ПМИД 24724967 .
- ^ Ван, Ян; Брар, Виктор В.; Шитов Андрей Владимирович; Ву, Цион; Риган, Уильям; Цай, Синь-Зон; Зеттл, Алекс ; Левитов Леонид С.; Кромми, Майкл Ф. (2012). «Отображение квазичастиц Дирака вблизи одной кулоновской примеси на графене». Физика природы . 8 (9): 653–657. arXiv : 1205.3206 . Бибкод : 2012NatPh...8..653W . дои : 10.1038/nphys2379 . S2CID 18586002 .
- ^ Перейти обратно: а б Маттес, Ларс; Пульчи, Оливия; Бехштедт, Фридхельм (2013). «Массивные квазичастицы Дирака в оптическом поглощении графена, силицена, германена и тинена». Физический журнал: конденсированное вещество . 25 (39): 395305. Бибкод : 2013JPCM...25M5305M . дои : 10.1088/0953-8984/25/39/395305 . ПМИД 24002054 . S2CID 43075284 .
- ^ Бергер, Энди (17 июля 2015 г.). «За пределами графена — зоопарк новых двумерных материалов» . Откройте для себя журнал. Архивировано из оригинала 1 ноября 2019 года . Проверено 19 сентября 2015 г.
- ^ Чжу, Ф.; Цзя, Дж. (2015). «Эпитаксиальный рост двумерного станена». Природные материалы . 14 (10): 1020–1025. arXiv : 1506.01601 . Бибкод : 2015NatMa..14.1020Z . дои : 10.1038/nmat4384 . ПМИД 26237127 . S2CID 18643958 .
- ^ Юхара, Дж.; Фуджи, Ю.; Ле Лэй, Г. (2018). «Плоский станен большой площади, эпитаксиально выращенный на Ag (111)» . 2D материалы . 5 (2): 025002. Бибкод : 2018TDM.....5b5002Y . дои : 10.1088/2053-1583/aa9ea0 . hdl : 21.11116/0000-0001-A92C-0 .
- ^ Юхара, Дж.; Он, Б.; Ле Лэй, Г. (2019). «Последний родственник графена: эпитаксиальный рост плюмбена на «нано-водном кубе» ». Продвинутые материалы . 31 (27): 1901017. Бибкод : 2019AdM....3101017Y . дои : 10.1002/adma.201901017 . ПМИД 31074927 . S2CID 149446617 .
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Встречайте новую сексуальную кузину графена Германене
- Ученые используют золотой субстрат для выращивания двоюродного брата графена, германена
- Генеалогическое древо графена? Появление германена
- Лю, Ченг-Ченг (1 января 2011 г.). «Квантовый спиновый эффект Холла в силицене и двумерном германии». Письма о физических отзывах . 107 (7): 076802. arXiv : 1104.1290 . Бибкод : 2011PhRvL.107g6802L . doi : 10.1103/PhysRevLett.107.076802 . ПМИД 21902414 . S2CID 16967564 .
- Лю, Ченг-Ченг (1 января 2011 г.). «Низкоэнергетический эффективный гамильтониан, включающий спин-орбитальную связь в силицене и двумерном германии и олове». Физический обзор B . 84 (19): 195430. arXiv : 1108.2933 . Бибкод : 2011PhRvB..84s5430L . дои : 10.1103/PhysRevB.84.195430 . S2CID 44216872 .
- Веб-сайт НЦРС (2015 г.)
- Веб-сайт НЦРС (2017 г.)