石墨烯重拳出擊未來半導體材料！

材料牛注：石墨烯現在是炙手可熱的明星材料，現在有研究團隊使用石墨烯輔助合成新的材料，而這些材料將在電子工業大放光彩，讓這個電子化的時代變得更加五彩斑斕，你是不是很期待呢？

在過去幾年時間里，超級材料石墨烯受到廣泛關注。利用具有高強度以及超導特性的單層碳原子創建二維材料的制備方法得到最新進展，相應地，這些材料將會運用在下一代的激光器、電子工業以及傳感器當中。

賓夕法尼亞州立大學的材料科學家首次使用石墨烯封裝合成了二維材料——氮化鎵，令人驚奇的是，石墨烯優良的導電性以及高強度的性能在氮化鎵的身上完美再現！

三維的氮化鎵作為一種寬禁帶的半導體材料而為人們所熟知，它可以讓設備在更高的電壓、更高的頻率和更高的溫度下運作。但是在石墨烯的幫助下生長出來的二維氮化鎵，其二維平面結構使之轉變成具有超寬禁帶的半導體材料，而且能夠耐受更高的電壓。

研究人員表示，用這種方法獲得的半導體材料可以使能譜儀的分辨率提高三倍。材料內部置有紫外光、可見光和紅外光譜，外表涂上一層石墨烯就可以工作了。把它運用在激光器或者其他電子光學設備上，這樣就可以輕松操縱、傳播光了。它可真是一個令人期待的新星啊！

“我們現在有天然的二維材料面板，但是為了擴大其領域，我們需要合成一些自然界并不存在的材料。”Zak Al Balushi博士說道，他以第一作者的身份將其研究成果發表在Nature Materials上。通常情況下，合成出的新材料是高度不穩定的，但是我們的生長方法（MEEG）使用單層石墨烯幫助二維氮化鎵生長，這樣得到的材料具有很高的穩定性。

研究人員使用碳化硅為基底來生長石墨烯。這樣做的好處在于，當遇見另外的材料時，碳化硅就可以形成光滑的表面。“這就是關鍵之處。如果你用傳統方法去合成這些材料，那么生長出來的材料在碳化硅表面上就會凹凸不平，就像小島一樣，得不到令人滿意的薄層。”材料科學與工程的副教授Joshua Robinson解釋道。

那么到底應該怎樣操作呢？首先將鎵原子夾在兩層石墨烯之間，然后加入氮原子，二者形成化學反應生成氮化鎵。由于有石墨烯的保護，合成的氮化鎵被牢牢地封裝在石墨烯之中。研究人員說道，除了可以獲得精致的薄膜材料，在這個過程當中，還會改變其晶體結構，這樣就可以開拓電子器件的新應用。

這項研究結果給“石墨烯的工業影響”這項清單上又添上了濃墨重彩的一筆，其應用領域包括了電池材料、補牙材料、麥克風甚至是自行車輪胎。

原文鏈接：Graphene breakthrough is big news for future of semiconductors。

文獻鏈接：Two-dimensional gallium nitride realized via graphene encapsulation。

本文由材料人編輯部楊浩提供素材，陳露翻譯，薛文嘉審核，點我加入材料人編輯部。