Germanene是一種衍生自鍺的二維材料，與石墨烯有關。由于它在生產(chǎn)的真空室外部不穩(wěn)定，因此沒有對其電子特性進行實際測量。由格羅寧根大學的Justin Ye教授領導的科學家現(xiàn)在已經(jīng)設法生產(chǎn)出具有穩(wěn)定鍺的裝置。該材料是絕緣體，在適度加熱后成為半導體，在強烈加熱后成為非常好的金屬導體。結果發(fā)表在Nano Letters期刊上。

只有一個原子層的材料在構建新型微電子學時很有意義。其中最著名的石墨烯是一種優(yōu)秀的導體。像硅和鍺這樣的材料也很有意思，因為它們與用于器件制造的成熟協(xié)議完全兼容，并且可以無縫地集成到當前的半導體技術中。

不穩(wěn)定

“但鍺的二維版本鍺，非常不穩(wěn)定”，格羅寧根大學設備物理學副教授Justin Ye解釋道。Germanene是由鍺加入鈣制成的。鈣離子從3D晶體產(chǎn)生2D層，然后被氫取代。這些2D和鍺氫層稱為鍺烷。但是一旦氫被除去形成鍺烷，材料就會變得不穩(wěn)定。

葉和他的同事以一種非常簡單的方式解決了這個問題。他們用穩(wěn)定的鍺烷制造器件，然后加熱材料以除去氫氣。這導致了具有鍺烷的穩(wěn)定裝置，這使科學家們能夠研究其電子特性。

氫

“最初的材料是絕緣體”，葉說。博士學位 他的小組學生加熱了這些設備，這是一種經(jīng)過試驗和測試的方法來提高電導率。他指出，這種材料變得非常導電，其電阻僅比石墨烯高一個數(shù)量級。“所以它成了一個優(yōu)秀的金屬導體。” 進一步的實驗表明，適度加熱(高達200℃)產(chǎn)生半導體鍺烷。

因此，根據(jù)與其加工的熱處理，Germanene可以是絕緣體，半導體或金屬導體。冷卻至室溫后保持穩(wěn)定。加熱導致鍺的多層薄片變薄 - 確認導電性的變化很可能是由氫的消失引起的。

自旋電子設備

Germanene可能對自旋電子設備的構建感興趣。這些器件使用電子自旋電流。這是電子的量子力學性質(zhì)，可以最好地將其想象為電子繞其自身軸旋轉(zhuǎn)，使其表現(xiàn)得像小羅盤針。石墨烯是電子自旋的優(yōu)良導體，但由于它們與碳原子的弱相互作用(自旋 - 軌道耦合)，因此難以控制該材料中的自旋。

“鍺原子比較重，這意味著有更強的自旋 - 軌道耦合”，Ye說。這將提供更好的旋轉(zhuǎn)控制。因此，能夠構造具有優(yōu)異導電性和強自旋軌道耦合的金屬鍺應該為自旋電子器件鋪平道路。