“石墨烯之父”又發(fā)現超級材料：或是半導體的未來(lái)

近十年來(lái)，全世界對石墨烯和二維材料的研究進(jìn)行了巨大的投入。這些努力沒(méi)有白費。近期，一種可應用于未來(lái)超算設備的新型半導體材料浮出水面。

　　這種半導體名為硒化銦(InSe)，它只有幾原子厚，十分接近石墨烯。本月，曼徹斯特大學(xué)和諾丁漢大學(xué)的研究人員們把這項研究發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊《Nature Nanotechnology》上。

硒化銦（Indium Selinide，InSe）

　　比石墨烯更好的半導體

　　石墨烯只有一層原子那么厚，具有無(wú)可比擬的導電性。全世界的專(zhuān)家們都在暢想石墨烯在未來(lái)電路中的應用。

　　盡管有那么多的超凡屬性，石墨烯卻沒(méi)有能隙（energy gap）。不同于普通的半導體，它的化學(xué)表現更像是金屬。這使得它在類(lèi)似于晶體管的應用上前景黯淡。

　　這項新發(fā)現證明，硒化銦晶體可以做得只有幾層原子那么薄。它已表現出大幅優(yōu)于硅的電子屬性。而硅是今天的電子元器件（尤其是芯片）所普遍使用的材料。

　　更重要的是，跟石墨烯不同，硒化銦的能隙相當大。這使得它做成的晶體管可以很容易地開(kāi)啟/關(guān)閉。這一點(diǎn)和硅很像，使硒化銦成為硅的理想替代材料。人們可以用它來(lái)制作下一代超高速的電子設備。

　　石墨烯之父：它是硅和石墨烯中間的理想材料

　　當下，科學(xué)家們很喜歡把石墨烯和其他優(yōu)秀的材料結合起來(lái)。讓石墨烯的非凡屬性和其他材料的特點(diǎn)進(jìn)行互補。這往往產(chǎn)生令人興奮的科學(xué)發(fā)現，并會(huì )以我們想象不到的方式應用在實(shí)際問(wèn)題中。

　　“石墨烯之父”Sir Andre Geim說(shuō)：

　　“超薄的硒化銦，是處于硅和石墨烯之間的理想材料。類(lèi)似于石墨烯，硒化銦具有天然超薄的形態(tài)，使真正納米級的工藝成為可能。又和硅類(lèi)似，硒化銦是優(yōu)秀的半導體?！?/span>

　　由于發(fā)現了石墨烯，Sir Andre Geim獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。他同時(shí)也是這項研究的作者之一。他認為，這項硒化銦的發(fā)現會(huì )對未來(lái)電子產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大沖擊。

　　硒化銦是國立石墨烯研究院的最新成果

　　曼徹斯特大學(xué)的研究人員們需要克服一項首要問(wèn)題，才能制作出高質(zhì)量的硒化銦裝置。由于太薄，硒化銦會(huì )快速被氧氣和空氣中的水分分解。為避免這種情況，硒化銦裝置必須在氬氣中制作。而這利用了曼大國立石墨烯研究院開(kāi)發(fā)的技術(shù)。

　　這使得世界上第一片高質(zhì)量、原子厚度的硒化銦薄膜被生產(chǎn)出來(lái)。它在室溫下的電子遷移率達到2000 cm2/Vs，遠遠超過(guò)了硅。在更低溫度下，這項指標還會(huì )成倍増長(cháng)。

　　當前的實(shí)驗中，研究者們制作出的硒化銦長(cháng)寬有幾微米，大約相當于一根頭發(fā)絲的橫截面那么大。研究人員們相信，只要結合現有的制作大面積石墨烯的技術(shù)，硒化銦的商業(yè)化生產(chǎn)指日可待。

　　國立石墨烯研究院負責人，同時(shí)也是這篇論文作者之一的Vladimir Falko教授說(shuō)：

　　“國立石墨烯研究院開(kāi)發(fā)的技術(shù)，能把材料的原子層進(jìn)行分離，生產(chǎn)出高質(zhì)量二維晶體。這項技術(shù)為開(kāi)發(fā)應用于光電子學(xué)的新材料，提供了廣闊的前景。我們一直在尋找新的層狀材料做試驗?！?/span>

　　超薄硒化銦，是飛速增長(cháng)的的二維晶體大家族中的一員。這些二維晶體，根據結構、厚度和化學(xué)成分的不同，有許多有用的屬性。對石墨烯和二維材料的研究，溝通了科學(xué)和工程技術(shù)。在今天，這是材料科學(xué)發(fā)展最快的領(lǐng)域。