03.01 除了石墨烯,還有哪些比較火的二維材料?

物理大雪茄


近幾年,我們是不是地會被石墨烯刷屏。直到前段時間還刷了一次,中科大的少年神童曹原同一天在《Nature》上發表兩篇論文。他的關於石墨烯的研究發現當兩層石墨烯之間存在一個很小的角度時會出現超導信號。確實,石墨烯因其優異的物質性質在近幾年搶盡了風頭。石墨烯是單層的碳原子層,具有很高的強度,極好的導電導熱性,其次它特殊的線性能帶結構也是研究各種物理效應的一個合適平臺。

透射光中的石墨烯照片

石墨烯的發現帶動了整個二維材料研究和產業的發展。自2006年發現石墨烯以來,科學家們又陸續發現合成了幾十種上百種二維材料。這些二維材料大致可以分為以下幾類:烯類;

過渡金屬硫族化合物(TMD),過渡金屬碳(氮)化合物,六方氮化硼等等。

不同種類的二維材料

烯類

石墨烯就屬於這一類,其它的類似材料有硅烯,鍺烯,磷烯,硼烯,錫烯等等,其中比較火的是磷烯和錫烯。

磷烯就是所謂的黑磷,它是磷的三種同素異形體之一,是一種直接帶隙半導體,可以通過類似於石墨烯的機械剝離發進行製備。

黑磷

就在前不久,清華大學薛其坤老師帶領的研究團隊發現了錫烯的超導電性,引起了很大關注。理論也進行語言,錫烯在室溫及以上都是拓撲絕緣體。因此,關於錫烯的研究也有待進一步進行。

過渡金屬硫族化合物

這類材料包括MoS2,ReS2,ReSe2,TaS2等等。這一類材料是二維材料的一大分支,研究歷史已久,一般的化學式可以寫成MX2,其中M是過渡金屬元素,可以說Mo、W、Nb、Ti、Re等等,X是硫族元素,包括S、Se、Te等。


過渡金屬碳(氮)化合物

這一類材料可以寫成Mn+1Xn,其中的X可以說碳或氮,M可以說Mo、W、Ta等等。這類材料有Mo2C、W2C、WC、TaC等等。


最後就是六方氮化硼,也叫白石墨,具有與石墨類似的層狀結構,是一種優良的絕緣體,可以用來做襯底,在其表面生長其它二維材料。


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