锡烯二维晶体薄膜材料问世

本报讯（记者黄辛、王珊 ）二维类石墨烯晶体锡烯具有极其优越的物理特性，是一类大能隙二维拓扑绝缘体，有可能在室温下实现无损耗的电子输运，因此在未来更高集成度的电子学器件应用方面具有极其重要的潜在价值。但是由于巨大的材料制备和物理认知上的困难，如何在实验上制备出锡烯材料，成为当前国际凝聚态物理和材料学领域科研人员努力的焦点。近期，上海交通大学教授钱冬和贾金锋团队成功地利用分子束外延技术，在国际上首次制备出锡烯二维晶体薄膜材料。相关研究成果已在线发表于《自然—材料》。

在前期研究基础上，研究人员精确控制生长条件，发现基底材料上锡原子的生长方式发生了变化，并逐渐形成了层状的薄膜。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对，最终成功观察到双原子层内部结构，并精确测定了双原子层的相对高度。

“第二个难题就是如何确定外延薄膜的电子能带结构。”贾金锋表示，由于薄膜厚度不到0.4纳米，而用来确定电子能带结构的角分辨光电子能谱信号中包含了众多的基底信号，这造成了极大的混淆。研究团队创新性地将锡烯的生长设备搬到同步辐射光源，利用同步辐射光源光子能量和光子偏置可变的特性，成功实现了锡烯的电子能带结构和基底信号的完全分离，并进一步利用原位表面电子掺杂的方法，精确确定了空态的部分能带结构。研究发现，实验确定的原子结构及电子能带结构和第一性原理计算的结果具有优异的一致性，从而真正地证实外延生长的确实是二维锡烯薄膜。