写的AZoM2021年2月3
半导体2D合金可能是克服现代电子技术限制的关键。尽管2D Si-Ge合金在这方面具有有趣的特性，但这只是理论上的预测。现在，来自日本高级科学技术研究所的科学家已经实现了第一个实验演示。亚博老虎机网登录他们还表明，硅锗比可以通过调整来微调合金的电子性能，为新型应用铺平了道路。
合金——由不同元亚博网站下载素或化合物组合而成的材料——自青铜时代以来，在人类技术发展中发挥了至关重要的作用。今天，具有相似结构和相容元素的合亚博网站下载金材料至关重要，因为它使我们能够微调最终合金的性能，以满足我们的需求。
合金所提供的多功能性自然延伸到电子领域。半导体合金是一个积极的研究领域，因为新材料将需要重新设计电子设备的积木(晶体管);亚博网站下载在这方面，二维(2D)半导体合金被视为一个有前途的选择，以超越现代电子技术的限制。不幸的是，石墨烯，二维材料的碳基典范，不容易合金化，这使它脱离了等式。亚博网站下载
然而，有一种很有吸引力的替代品:硅。这种材料完全由硅原子组成，排列成类似石墨烯的二维蜂窝状结构。如果硅的性质可以根据需要进行调整，二维硅基纳米电子学领域将会腾飞。虽然理论上预测硅与锗(Ge)合金可以产生稳定的二维结构，其性能可由硅锗比调整，但这在实践中从未实现。
现在，来自日本高级科学技术研究所(JAIST)的一组科学家已经通过实验证明了一种生长硅烯层的新方法，并稳定地用Ge取代亚博老虎机网登录其部分原子，使他们可以微调其一些电气特性。
他们的研究发表在物理评论材料亚博网站下载．
首先，科学家们通过硅原子的表面偏析，在硅衬底上的二硼化锆(ZrB2)薄膜上生长了一层2D硅，硅原子结晶成2D蜂房状结构。然而，这个硅层并不是完全平坦的;六分之一的硅原子比其他的高一些，形成周期性的凸起或“突起”。
然后，Ge原子在超高真空条件下沉积在硅层上。有趣的是，理论计算和实验观察通过显微镜和光谱学都表明Ge原子只能取代突出的Si原子。通过调整沉积的Ge原子的数量，可以生产出符合要求的硅锗比的Si-Ge合金。因此，最终材料的组成是Si6 x通用电气x，其中x可以是0到1之间的任何数。
研究小组随后研究了这种可调节的硅锗比对硅锗合金电子性能的影响。他们发现，它的电子能带结构——半导体最重要的特性之一——可以通过操纵材料的成分在特定范围内进行调整。该研究的主要作者、JAIST高级讲师安东尼·弗勒伦斯对研究结果感到兴奋，他说，“硅和锗是半导体工业中常用的元素，我们的研究表明，设计2D Si-Ge合金的能带结构是可能的，就像在各种应用中使用的大块(3D) Si-Ge合金一样。”
这项研究的意义很重要，原因有很多。首先，2D材料的极薄和灵活性吸引了许多应用，因为这意味着它们可以更容易地集成到日常生活的设备中。亚博网站下载其次，这些结果可能为电子技术的突破铺平道路。该研究的合著者，来自JAIST的Yukiko Yamada-Takamura教授解释说，半导体2D材料由硅和锗制成，具有原子精亚博网站下载确的厚度，可以进一步降低电子设备元素砖的尺寸。这将是硅基纳米技术的一个里程碑。”
总的来说，这项研究展示了合金化作为一种生产材料的方法的一些优点，这些材料比由单一元素或化合物制成的材料具有更理想的性能。亚博网站下载让我们希望半导体2D合金进一步完善，以便它们能在下一代电子设备中成为焦点。
来源:https://www.jaist.ac.jp/english/