电子器件新星材料：硼墨烯

欧洲足球赛事 注：二维材料大家族又新添了一个明星成员：硼墨烯，它也是二维材料中罕见的二维金属材料。科学家说这种新材料有望在电子器件方面大展身手。具体是不是这样的呢，进来瞧一瞧吧！

三年前，我们报道了一种新型硼形态的二维材料：硼墨烯。那时候它正处于实验室探索制备阶段。但从那时起，科研人员开始把研究目标放在了关于硼墨烯的合成和材料特性分析上。

现在，来自美国西北大学在二维材料研究方面首屈一指的专家Mark Hersam教授已经在硼墨烯的研究方面取得了重要性的进展，他不仅仅在硼墨烯的材料表征上取得了不凡的成就，而且已经开始转向硼墨烯基纳米电子器件方面的研究了。

在杂志《Science Advances》的描述中，Hersam教授的团队首次把硼墨烯和其它材料成功结合并制备了异质结构，这种异质结构是电子器件的基本构筑单元。由于在他们的工作中首次成功实现了硼墨烯基异质结构，这使得许多研究者们相信这个工作将会引领现有和未来的研究转向利用硼墨烯来实现纳米电子器件的应用。

异质结构是多个单异质结的组合，它能利用不同的二维材料来满足。通过把不同物性的二维材料交替堆叠，譬如说把半导体和绝缘体交替堆叠，就可以通过调控异质结构的电子特性来制备功能器件。

当然，现在越来越多的二维材料都可以被用来制备异质结构。但是硼墨烯在二维材料的大家庭里拥有它独特罕见的特性，即它是一种二维金属材料。

Hersam教授在一个IEEE光谱杂志的邮件采访中提到：“作为一种二维金属材料，硼墨烯填补了二维纳米电子材料大家庭的一个空白。从根本上来说，硼墨烯是一种很有趣的材料，不像石墨之于石墨烯，自然界本身就不存在三维的硼类材料。因此，硼墨烯在二维材料中相对独特，它只能以原子层厚度的形式存在。”

虽然硼墨烯拥有这种有趣的特性，但它在合成制备上却遇到了很大的挑战，因为硼墨烯只能在原始的、高真空的环境下合成。而且，硼墨烯的化学活性较高，这对科学家们想要在空气氛围下处理该材料提出了巨大的挑战。

根据最近的研究，Hersam教授认为其中一个最重要的结果不是仅仅把硼墨烯和其它半导体材料进行结合，而是在于如何更好地了解了硼墨烯这种材料的化学特性，这对我们以后操纵这种材料具有很大的意义。

Hersam教授说到：“目前关于硼墨烯的研究仅仅处于研发周期的初步阶段，这种材料最近才被首次合成，而且我们目前对它的了解仅仅是关于它的一些化学特性以及怎样把它和其它材料集成在一起。在实现硼墨烯的巨大潜力之前，我认为在关于硼墨烯基电子器件应用方面的研究还需要做非常多的工作。”

而且虽然西北大学的研究者们已经发展了一套专门用于制备硼墨烯基异质结构的超高真空制程，但离开这套制程，再实现对硼墨烯的处理就变得非常困难。因此Hersam教授认为目前他们需要发展一种封装或者钝化的方法来让硼墨烯在离开超高真空的环境后依然能够很稳定，以便后续器件的制备和测试。当然，还有另外一个大的挑战，就是怎样把硼墨烯从目前的银衬底转移到绝缘衬底上去。Hersam教授补充道：“当硼墨烯在银衬底的上面时，银衬底会把硼墨烯短接，对于器件应用来说，这将引起很严重的问题。”

原文链接：Borophene Takes Big Step Towards Electronic Devices

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，苏龙兴编译，黄超审核；点我加入材料人编辑部

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