Germanene

(a) STM- bild av germanen. (b) Profil (svart streck i (a)) som visar steghöjder på ~3,2 Å. (c) Högupplöst STM-bild (förvrängd av provdrift). (d) Profiler längs de vita kontinuerliga och streckade linjerna i (c) som visar en ~9–10 Å separation mellan utsprång med höjder på ~0,2 Å. (e) Elektrondiffraktionsmönster . (f) Modell av germanen på Au(111).

Germanene är ett material som består av ett enda lager germaniumatomer . Materialet skapas i en process som liknar den för silicen och grafen , där högt vakuum och hög temperatur används för att avsätta ett lager av germaniumatomer på ett substrat. Högkvalitativa tunna filmer av germanen har avslöjat ovanliga tvådimensionella strukturer med nya elektroniska egenskaper som är lämpliga för tillämpningar av halvledarenheter och materialvetenskaplig forskning.

Förberedelse och struktur

I september 2014 rapporterade G. Le Lay och andra avsättningen av en enda atomtjocklek, ordnad och tvådimensionell flerfasfilm genom molekylär strålepitaxi på en guldyta i ett kristallgitter med Miller-index (111). Strukturen bekräftades med scanning tunneling microscopy (STM) som avslöjade en nästan platt bikakestruktur.

Vi har tillhandahållit övertygande bevis för födelsen av nästan platt germanen - en ny, syntetisk germaniumallotrop som inte existerar i naturen. Det är en ny kusin till grafen.

— Guy Le Lay från Aix-Marseille University , New Journal of Physics

Ytterligare bekräftelse erhölls genom spektroskopisk mätning och densitetsfunktionella teoriberäkningar . Utvecklingen av högkvalitativa och nästan platta enatomsfilmer skapade spekulationer om att germanen kan ersätta grafen om inte bara lägga till ett alternativ till de nya egenskaperna hos relaterade nanomaterial.

Bampoulis och andra har rapporterat bildandet av germanen på det yttersta lagret av Ge 2 Pt nanokristaller. Atomiskt upplösta STM-bilder av germanen på Ge 2 Pt nanokristaller avslöjar en böjd bikakestruktur. Detta bikakegitter är sammansatt av två hexagonala subgitter som är förskjutna med 0,2 Å i vertikal riktning i förhållande till varandra. Det närmaste granneavståndet visade sig vara 2,5±0,1 Å, i nära överensstämmelse med Ge-Ge-avståndet i germanene.

Baserat på STM-observationer och densitetsfunktionella teoriberäkningar har bildning av en till synes mer förvrängd form av germanen rapporterats på platina . Epitaxiell tillväxt av germanenkristaller på GaAs (0001) har också påvisats, och beräkningar tyder på att de minimala interaktionerna bör tillåta att germanen lätt kan avlägsnas från detta substrat.

Germanenes struktur beskrivs som "ett grupp-IV grafenliknande tvådimensionellt böjt nanoark". Adsorption av ytterligare germanium på det grafenliknande arket leder till bildning av " hantel "-enheter, var och en med två ut-ur-planet atomer av germanium, en på vardera sidan av planet. Hantlar attraherar varandra. Regelbundet upprepade arrangemang av hantelstrukturer kan leda till ytterligare stabila faser av germanen, med förändrade elektroniska och magnetiska egenskaper.

I oktober 2018 rapporterade Junji Yuhara och andra att germanen lätt framställs med en segregationsmetod, med användning av en blottad Ag tunn film på ett Ge-substrat och uppnådde sin epitaxiella tillväxt in situ. Tillväxten av germanen, besläktad med grafen och silicen, genom en segregationsmetod, anses vara tekniskt mycket viktig för enkel syntes och överföring av detta mycket lovande elektroniska 2D-material.

Egenskaper

Germanenes elektroniska och optiska egenskaper har fastställts från ab initio beräkningar, och strukturella och elektroniska egenskaper från första principer. Dessa egenskaper gör materialet lämpligt för användning i kanalen för en högpresterande fälteffekttransistor och har genererat diskussion om användningen av elementära monolager i andra elektroniska enheter. De elektroniska egenskaperna hos germanen är ovanliga och ger en sällsynt möjlighet att testa egenskaperna hos Dirac-fermioner . Germanene har inget bandgap , men att fästa en väteatom till varje germaniumatom skapar en. Dessa ovanliga egenskaper delas i allmänhet av graphene , silicene , germanene, stanene och plumbene .

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Germanene&oldid=1092726009 "