中国科学家国际首次制备出锡烯二维晶体薄膜材料

锡二维晶体薄膜材料问世

(记者黄鑫，王梓霏)二维石墨烯状晶体锡具有极其优越的物理性质，是一种具有大能隙的二维拓扑绝缘体。在室温下实现无损电子传输是可能的。因此，它在未来高集成度电子器件的应用中具有极其重要的潜在价值。然而，由于材料制备和物理认知的巨大困难，如何在实验中制备锡材料已经成为当前国际凝聚态物理和材料科学研究的热点。最近，上海交通大学的钱东教授和贾金峰教授团队在世界上首次成功利用分子束外延技术制备锡二维晶体薄膜材料。相关研究成果已在《自然材料》在线发表。

在前人研究的基础上，研究人员精确地控制了生长条件，发现锡原子在衬底材料上的生长方式发生了变化，逐渐形成了层状薄膜。为了证明所制备的薄膜是锡烯，研究人员通过大量的实验比较，成功地观察到了双原子层的内部结构，并精确地测量了双原子层的相对高度。

"第二个问题是如何确定外延薄膜的电子能带结构."贾金峰说，由于薄膜的厚度小于0.4纳米，用于确定电子能带结构的角分辨光电子光谱信号中含有许多衬底信号，造成了很大的混乱。研究团队创新性地将锡生长设备移至同步辐射光源，利用同步辐射光源的可变光子能量和光子偏置，成功实现了锡的电子能带结构与衬底信号的完全分离。此外，采用原位表面电子掺杂的方法精确地确定了空态的部分能带结构。发现实验确定的原子结构和电子能带结构与第一性原理计算的结果非常一致，从而真正证实了外延生长的确是二维锡膜。

中国科学新闻(2015-08-24，第一版集锦)