物理所新型二维晶体材料硅烯研究取得进展----中国科学院
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物理所新型二维晶体材料硅烯研究取得进展
文章来源：物理研究所
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寻找与硅基CMOS工艺兼容的新型电子学材料是凝聚态物理及其应用研究领域的主要任务之一。石墨烯作为由碳原子构成的二维原子晶体，因具有优异的电学性质（特别是高载流子迁移率），有望与硅基CMOS工艺兼容成为制造新一代的高性能电子学器件的新型二维材料。
近年来, 中科院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）高鸿钧研究组在高质量石墨烯研究方面取得了一系列突破性进展，他们提出了基于表面外延的石墨烯生长技术，在金属表面获得高质量、大面积、连续的单晶石墨烯【Chinese Physics 16,); Adv. Mater. 21, )】。他们还对石墨烯的控制生长、物理性质、性能调制进行了系列研究【Appl. Phys. Lett.& 95, 9) ; 96,0); J. Am. Chem. Soc. 131, ); Phys. Rev. Lett. 105, 10); J. Phys.: Condens. Matter 22, 10) (Cover Story)】。他们还首次提出了“原位非转移”的硅插层技术，成功地将该“高质量”的石墨烯“直接”置于硅材料上【Appl. Phys. Lett. 100, 12)(Cover story); 100, 12) ; 102, 13)】。这种“石墨烯/硅”异质结构，使得石墨烯和当前的硅基CMOS工艺兼容成为可能。
与现有硅半导体工艺兼容的另一种二维原子晶体材料是硅烯(Silicene)，近年来受到了广泛的关注。2007年，理论学者提出硅烯的概念并对其进行了模拟计算。最近的理论研究表明，硅烯具备与石墨烯类似的几何结构和Dirac型电子结构，预测其也具有石墨烯中发现的新奇量子效应，例如量子自旋霍尔效应等。这些新奇物性的理论预言尚需实验的证实。因此，实验上如何制备硅烯二维原子晶体材料并对其物性进行测量显得尤为重要。硅烯的制备是目前研究的关键和难点，不同于石墨烯可以从石墨块体中解理出来，硅烯则难以从体硅中获得，因为体材料中的硅原子是以sp3杂化的形式存在，这种硅与硅之间强的共价作用很难被破坏。因此，通过解理获得硅烯不可能实现，寻求新的制备方法势在必行。在固体表面外延生长硅烯是一种有效的制备方法。最近的报道表明，在Ag(111)表面外延生长可以获得硅烯。除了在Ag(111)表面，在以硅片为基底的二硼化锆薄膜上也能制备出硅烯。这两项工作都观察到了硅烯的一种(√3×√3)的重构。然而，对硅烯的研究还刚刚起步，它的可控生长及其应用迫切需要研究硅在其它基底上的组装行为以及原子尺度上的本征物理性质。
基于石墨烯外延生长、可控制备及性能调控方面的研究基础，最近，高鸿钧研究组博士生孟蕾同学、王业亮副研究员和杜世萱研究员等，通过外延生长的方法在金属Ir(111)表面成功制备出了硅烯。低能电子衍射和扫描隧道显微镜的表征结果显示，它相对于金属铱基底表现为一种(√7×√7)的超结构。第一性原理计算验证了这种超结构模型是一层起伏的硅烯。重要的是，电子局域函数的计算结果显示在Ir(111)表面外延生长的硅烯是一层Si-Si间以共价键相连的连续的二维薄膜。该研究成果提供了一种新的制备高质量硅烯的方法，是目前报道的能够获得硅烯的三种途径之一，为观察硅烯的新奇量子现象提供了可能。相关结果发表在Nano Letters 13, 685 (2013)上。文章发表后，Nature在其News in Focus中【Nature 495, 152(2013)】评述了在三种不同基底上制备硅烯的开创性工作，该文章是其所引的三篇参考文献之一。
该项研究工作得到国家自然科学基金、“973”项目和中科院的支持。
图1. Ir(111)表面硅层结构的LEED图像和相应的示意图，表明LEED图像显示的是相对于基底Ir(111)的硅层(√7×√7)超结构。（a）虚线标示的六个衍射点来源于基底Ir(111)的六重对称性。其他的衍射点来源于硅层结构。（b）在更低入射电子能量下得到的LEED图像。（c）Ir(111)表面(√7×√7)超结构的理想LEED图像，和（a）图一致。每组衍射点由白色，红色和蓝色箭头标示。（d）衍射点对应的实空间结构示意图, 基底Ir(111)基矢为(a0,b0)，硅层(√7×√7)超结构基矢为(a1,b1)或(a2,b2)。
图2. （a）Ir(111)表面生长的硅层(√7×√7)超结构的STM图像（U = -1.45 V, I = 0.25 nA），超结构方向由黄色箭头表示，基底Ir[1-10]方向由白色箭头表示，两个方向之间的夹角是41o。（b）硅层(√7×√7)超结构第二种取向的STM图像（U = -1.5 V, I = 0.05 nA），方向由蓝色箭头表示。它和基底Ir[1-10]方向的夹角是19 o。（c）（b）图中沿黑色直线所示的剖面线，显示硅层超结构的周期约为0.72 nm，起伏约为0.6 ?。
图3. （a）硅层结构的放大STM图像。除了最亮的突起之外，还有另外两个具有不同起伏对比度的区域，分别蓝色和绿色三角表示。（b）模拟的STM图像，显示的特征和实验结果一样，用同样的三角和六角表示。（c）在(√7×√7)铱的基底上生长的硅烯的弛豫原子模型，铱(√7×√7) 超格子刚好对应于硅烯的(√3×√3) 格子, 如平行四边形所示。
图4. （a）弛豫原子模型的整体电子局域化函数的顶视图（ELF值0.6）显示了硅烯的连续性。（b-d）不同位置硅原子对（椭圆形虚线）截面的电子局域化函数，显示了在每对硅原子之间都存在共价相互作用。（e）硅原子和离它最近的铱原子之间的截面的电子局域化函数。ELF值在0.38附近，表明原子之间存在的是静电的相互作用。
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?二维碳材料
（二维碳材料）
石墨烯（Graphene）是由碳原子构成的只有一层原子厚度的。2004年，物理学家和，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。在2015年末硼烯发现之前，既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子（氢原子）也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。[1]
石墨烯研究历史
实际上石墨烯本来就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过，留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。
石墨烯在实验室中是在2004年，当时，英国的两位科学家安德烈·杰姆和克斯特亚·诺沃消洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从中剥离出石墨片，然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上，撕开胶带，就能把一分为二。不断地这样操作，于是薄片越来越薄，最后，他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片，这就是石墨烯。这以后，制备石墨烯的新方法层出不穷，经过5年的发展，人们发现，将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。因此，在随后三年内, 和在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应，他们也因此获得2010年度。
在发现石墨烯以前，大多数物理学家认为，热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以，它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯在实验中被制备出来。
石墨烯主要制备方法
制备石墨烯常见的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学（CVD）。
机械剥离法是利用物体与石墨烯之间的摩擦和相对运动，得到石墨烯薄层材料的方法。这种方法操作简单，得到的石墨烯通常保持着完整的晶体结构，但是得到的片层小，生产效率低。[2]
氧化还原法是通过将石墨氧化，增大石墨层之间的间距，再通过物理方法将其分离，最后通过化学法还原，得到石墨烯的方法。这种方法操作简单，产量高，但是产品质量较低。[3]
SiC外延法是通过在超高真空的高温环境下，使硅原子升华脱离材料，剩下的C原子通过自组形式重构，从而得到基于SiC衬底的石墨烯。这种方法可以获得高质量的石墨烯，但是这种方法对设备要求较高。[4]
CVD是目前最有可能实现工业化制备高质量、大面积石墨烯的方法。这种方法制备的石墨烯具有面积大和质量高的特点，但现阶段成本较高，工艺条件还需进一步完善。
石墨烯主要分类
单层石墨烯（Graphene）：指由一层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。
双层石墨烯（Bilayer or double-layer graphene）：指由两层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括AB堆垛，AA堆垛，AA‘堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
少层石墨烯（Few-layer）：指由3-10层以苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
多层或厚层石墨烯（multi-layer graphene）：指厚度在10层以上10nm以下苯环结构（即六角形蜂巢结构）周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式（包括ABC堆垛，ABA堆垛等）堆垛构成的一种二维碳材料。
石墨烯（Graphenes）：是一种二维碳材料，是单层石墨烯、双层石墨烯和多层石墨烯的统称。
石墨烯基本特性
石墨烯具有完美的二维晶体结构，它的晶格是由六个碳原子围成的六边形，厚度为一个原子层。碳原子之间由σ键连接，结合方式为sp2杂化，这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍，甚至还要超过钻石。在石墨烯中，每个碳原子都有一个未成键的p电子，这些p电子可以在晶体中自由移动，且运动速度高达光速的1/300，赋予了石墨烯良好的导电性。石墨烯是新一代的透明导电材料，在可见光区，四层石墨烯的透过率与传统的ITO薄膜相当，在其它波段，四层石墨烯的透过率远远高于ITO薄膜。[5]
石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/m·K，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6Ω·cm，比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低，电子迁移的速度极快，因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体，也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
石墨烯的出现在科学界激起了巨大的波澜。人们发现，石墨烯具有非同寻常的导电性能，超出钢铁数十倍的强度和极好的透光性，它的出现有望在现代电子科技领域引发一轮革命。在石墨烯中，电子能够极为高效地迁移，而传统的半导体和导体，例如和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞，传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量，2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能，石墨烯则不同，它的电子能量不会被损耗，这使它具有了非比寻常的优良特性。
石墨烯独特的性能与其电子能带结构紧密相关。
石墨烯电子能带结构
以独立碳原子为基，将周围碳原子产生的势作为微扰，可以用矩阵的方法计算出石墨烯的能级分布。在点（Dirac Point）附近展开，可得能量与波矢呈线性关系（类似于光子的色散关系），且在狄拉克点出现奇点（singularity）。这意味着在费米面附近，石墨烯中电子的有效质量为零，这也解释了该材料独特的电学等性质。
石墨烯主要应用
石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义，它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可以通过实验来验证，例如电子无视障碍、实现幽灵一般的穿越。但更令人感兴趣的，是它那许多“极端”性质的物理性质。
因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。
在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料，用于制造汽车、飞机和卫星。
随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是、航空航天、新能源电池领域。
消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔，作为基础材料的石墨烯前景也被看好。有数据显示2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片。到2015年，平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2.3亿片，为石墨烯的应用提供了广阔的市场。韩国三星公司的研究人员也已制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏，相信大规模商用指日可待。
另一方面，新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外，石墨烯超级电池的成功研发，也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。
由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。前不久美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用.
石墨烯发展前景
石墨烯全球市场
美国俄亥俄州的Nanotek仪器公司利用锂电池在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性，开发出一种新的电池。这种新的电池可把数小时的充电时间压缩至短短不到一分钟。分析人士认为，未来一分钟快充石墨烯电池实现产业化后，将带来电池产业的变革，从而也促使新能源汽车产业的革新。
2013年初，美国加州大学洛杉矶分校的研究人员就开发出一种以石墨烯为基础的微型超级电容器，该电容器不仅外形小巧，而且充电速度为普通电池的1000倍，可以在数秒内为手机甚至汽车充电，同时可用于制造体积较小的器件。[6]
微型石墨烯超级电容技术突破可以说是给电池带来了革命性发展。当前主要制造微型电容器的方法是平板印刷技术，需要投入大量的人力和成本，阻碍了产品的商业应用。以后只需要常见的DVD刻录机，甚至是在家里，利用廉价材料30分钟就可以在一个光盘上制造100多个微型石墨烯超级电容。
正是看到了石墨烯的应用前景，许多国家纷纷建立石墨烯相关技术研发中心，尝试使用石墨烯商业化，进而在工业、技术和电子相关领域获得潜在的应用专利。将石墨烯作为“未来新兴旗舰技术项目”，设立专项研发计划，未来10年内拨出10亿欧元经费。英国政府也投资建立国家石墨烯研究所(NGI)，力图使这种材料在未来几十年里可以从实验室进入生产线和市场。
2015年1月，西班牙Graphenano公司（一家以工业规模生产石墨烯的公司）同西班牙科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池，其储电量是目前市场最好产品的三倍，用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000公里，而其充电时间不到8分钟。Graphenano公司计划于2015年将此电池投入生产，并且计划与德国四大汽车公司中的两家（现在还不方便透露公司名称）将在本月和电动汽车进行试验。[7]
韩国研究人员在硅基底上成功合成了晶片级的高质量多层石墨烯。该方法基于一种离子注入技术，简单而且可升级。这一成果使石墨烯离商业应用更近一步。晶片级的石墨烯可能是微电子线路中一个必不可少的组成部分，但大部分石墨烯制造方法都与硅微电子器件不兼容，阻碍了石墨烯从潜在材料向实际应用的跨越。[8]
美国普渡大学(Purdue University)正在研究通过新的、更加简单的方式制造纳米电极材料的工艺。该大学的研究表明，在电池中使用纳米材料，将会增加电池的充电容量和充放电速度。　　目前，韩国的三星电子也在从事旨在硅表面添加石墨烯涂层的硅基阳极物质的研究。如果该研究能够取得成功，锂离子蓄电池的寿命将会提高到2倍以上。　　该研究综合了硅基材料寿命长和石墨烯材料充电容量大的优点，重点解决如何在硅基材料上建立石墨烯涂层的工艺化问题。　　三星的研究人员通过在碳化硅电极的表面涂布石墨烯涂层，有效地扩展了阳极的表面积。同时与阴极所使用的锂钴氧化物进行组合，使电池的充电电源的单位体积能量密度油料较大的提高，其寿命也增加到母线市场销售的锂离子蓄电池的1.5-1.8倍。　　日，据日本的科学技术振兴机构(JST)与日本东北大学的原子分子材料科学高等研究机构(AIMR)发表，在作为下一代蓄电池而被热切期待的锂空气电池中，通过使用具备三维构造的多孔材质石墨烯作为阳极材料，获得了较高的能量利用效率和100次以上的充放电性能。如果电动车使用这种新型电池，则巡航里程将从目前的200公里左右增加到500-600公里左右。[9]
石墨烯中国方面
中国在石墨烯研究上也具有独特的优势，从生产角度看，作为石墨烯生产原料的石墨，在我国储能丰富，价格低廉。另外，批量化生产和大尺寸生产是阻碍石墨烯大规模商用的最主要因素。而我国最新的研究成果已成功突破这两大难题，制造成本已从5000元/克降至3元/克，解决了这种材料的量产难题。利用化学气相沉积法成功制造出了国内首片15英寸的单层石墨烯，并成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出了7英寸石墨烯触摸屏。
中科院重庆绿色智能技术研究院的研究人员在展示单层石墨烯产品的超强透光性和柔性。
中国石墨烯产业技术创新战略联盟率领贝特瑞、正泰集团、常州第六元素、亿阳集团等四家上市公司的代表参加了西班牙的石墨烯会议，并分别与意大利、瑞典代表团签订了深度战略合作协议，为“石墨烯全球并购，中国整合”战略打响了第一枪。此外，3月初全球首批3万部量产石墨烯手机在重庆发布，开启了石墨烯产业化应用的新时代。石墨烯入选“十三五”新材料规划已经基本落定，预计2015年将成为中国石墨烯产业爆发元年。[10]
日，中国科学院山西煤炭化学研究所陈成猛课题组与清华大学和中科院金属研究所相关团队合作，成功研制出高导热石墨烯/炭纤维柔性复合薄膜，其厚度在10~200 μm之间可控，室温面向热导率高达977 W/m·K，拉伸强度超过15 MPa。[11]
日，中国科学技术大学吴恒安教授、王奉超特任副研究员与安德烈-海姆教授课题组及荷兰内梅亨大学研究人员合作，在石墨烯等类膜材料输运特性研究方面首次发现，石墨烯可以作为良好的“质子传导膜”，国际顶尖学术期刊《自然》在线发表了这一研究成果。
日，全球首批3万部石墨烯手机在渝发布，该款手机采用了
最新研制的石墨烯触摸屏、电池和导热膜，可接受官方预定，16G售价2499元。其核心技术由中国科学院重庆绿色智能技术研究院和中国科学院宁波材料技术与工程研究所开发。[12]
日，国家金融信息中心指数研究院在江苏省常州市发布了全球首个石墨烯指数。指数评价结果显示，全球石墨烯产业综合发展实力排名前三位的国家分别是美国、日本和中国。[13]
2015年5月，南开大学化学学院周震教授课题组发现一种可呼吸二氧化碳电池。这种电池以石墨烯用作锂二氧化碳电池的空气电极，以金属锂作负极，吸收空气中的二氧化碳释放能量。[14]
2015年6月，南开大学化学学院陈永胜教授和物理学院田建国教授的联合科研团队通过3年的研究，获得了一种特殊的石墨烯材料。该材料可在包括太阳光在内的各种光源照射下驱动飞行，其获得的驱动力是传统光压的千倍以上。该研究成果令“光动”飞行成为可能。[15]
2015年10月习近平访英期间，华为与英国曼彻斯特大学共同宣布将在石墨烯领域展开研究。[16]
据工信部网站11月30日消息，为引导石墨烯产业创新发展，助推传统产业改造提升、支撑新兴产业培育壮大、带动材料产业升级换代，发改委、工信部、科技部等三部门印发关于加快石墨烯产业创新发展的若干意见。[17]
为加快推进京津冀石墨烯产业发展，培育新的产业增长点，日，京津冀石墨烯产业发展联盟在京成立，未来将形成以河北唐山为中心，跨越京津冀等地区，集生产、研发、检验检测、融资服务等为一体的石墨烯产业集群，形成京津冀战略性新兴产业高地。预计到2017年底，将实现20亿元以上的年产值。[18]
日全球首款
在广州宣布成功研发问世，这一技术将电子纸的性能提升到一个新的高度，也为石墨烯的产业化开创了一个全新的空间，标志着我国在石墨烯应用上已经走在了世界的前沿。
在历时近一年历经艰辛的研制过程后，广州奥翼与重庆墨希共同开发出能够替换ITO薄膜的石墨烯薄膜，以及相应的电子墨水配方和涂布工艺，使电子墨水能够涂覆于石墨烯薄膜上形成石墨烯电子纸。
该石墨烯电子纸可与柔性或刚性驱动底板相结合，制作出刚性石墨烯电子纸显示屏和超柔性石墨烯电子纸显示屏。该石墨烯电子纸与传统的电子纸相比，具有弯曲能力更强，强度更高；相对比ITO薄膜，采用石墨烯不但能降低产品成本，而且石墨材料取之不竭；此外，由于石墨烯材料的透光率高，将会使电子纸显示的亮度更好。奥翼预计半年内能够实现对石墨烯电子纸的量产。[19]
石墨烯主要影响
由于其独有的特性，石墨烯被称为“神奇材料”，科学家甚至预言其将“彻底改变21世纪”。曼彻斯特大学副校长Colin Bailey教授称：“石墨烯有可能彻底改变数量庞大的各种应用，从智能手机和超高速宽带到药物输送和计算机芯片。”
．凤凰网．[引用日期]
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企业信用信息利用二维材料阻断GaN晶体缺陷的研究--《第十七届全国晶体生长与材料学术会议摘要集》2015年
利用二维材料阻断GaN晶体缺陷的研究
【摘要】：氮化镓(GaN)是一种重要的第三代宽带隙半导体材料,在蓝光LED、短波长激光器、紫外探测器以及高温大功率器件等方面具有广泛的应用前景。但是由于异质外延存在的晶格失配,导致生长的GaN晶体中存在着较多的缺陷,极大地影响了这类器件的性能。本研究根据石墨烯和氮化硼等二维材料特有的高温稳定性、突出的机械柔韧性等特点,将其作为插入层直接涂覆于衬底表面来生长GaN晶体,GaN只在没有二维材料的区域成核,然后侧向外延合并生长。石墨烯和氮化硼等二维材料阻断了外延衬底中缺陷的延伸,显著提高了GaN的晶体质量。利用生长出的GaN晶体制备的LED芯片光功率也得到了明显提高,该方法对于拓展二维材料在晶体生长领域方面的应用具有重要意义。
【作者单位】：
【关键词】：
【分类号】：O614.371;O77【正文快照】：
利用二维材料阻断GaN晶体缺陷的研究@郝霄鹏$山东大学晶体材料国家重点实验室
@张雷$山东大学晶体材料国家重点实验室
@吴拥中$山东大学晶体材料国家重点实验室
@邵永亮$山东大学晶体材料国家重点实验室
@戴元滨$山东大学晶体材料国家重点实验室
@田媛$山东大学晶体
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杨同勇;[D];哈尔滨工业大学;2007年
高胜英;[D];哈尔滨工业大学;2012年
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