像做“三明治”一樣制備二維氮化鎵

材料牛注：科研人員利用制作“三明治”的方法成功制備出了二維氮化鎵材料，讓我們看看他們是怎么實現的吧！

賓夕法尼亞州立大學的材料科學家表示，他們發現了一種制備二維材料的新方法，這種制備方法將賦予材料（特別是氮化物材料）很多新特性。科學家們已經使用這種方法首次實現了二維氮化鎵材料的生長。這種制備方法有希望在深紫外探測器、下一代電子器件和傳感器方面得到應用。

賓夕法尼亞州立大學材料科學與工程副教授Joshua Robinson說：“這種實驗成果開創了一種研究二維材料的新方法，從沒有人嘗試過將研究重點放在制備二維氮化鎵上。”

三維的氮化鎵是一種寬帶隙半導體，對于高頻高能的應用非常重要。當其生長為二維狀態時，氮化鎵從寬帶隙材料轉化為了超寬帶隙材料，其能譜覆蓋了整個紫外光、可見光和紅外光譜。對于光電轉化器件有著深遠影響。

Zak Al Balushi表示，這是一種合成二維材料的新方法。他是賓夕法尼亞州立大學材料科學教授Robinson與電子工程教授Joan Redwing聯合培養的在讀博士生，同時也是是這篇發表于Nature Materials文章的第一作者。

他補充道：“自然界中原本存在一些二維材料，但是為了進一步擴充材料種類，我們必須要合成一些自然界中原本不存在的材料。一般來說，新材料體系是高度不穩定的。但是我們的遷移增強封裝生長（MEEG）的新方法，利用單層石墨烯協助生長，穩定了二維氮化鎵的結構。”

石墨烯被生長在碳化硅基底上，這是一種廣泛應用于LED，雷達和通信工業的基底。加熱時，表面的硅分解，留下可以被構建成石墨烯的富碳層。這種產生石墨烯的方法能夠使兩種材料界面保持絕對光滑。

石墨烯是單層的碳原子，具有優異的導電性和強度。Robinson相信，石墨烯層的加入是二維的氮化鎵得到改善的原因。

Robinson說：“石墨烯層是關鍵。如果你用傳統的方式在碳化硅上生長這些材料，它們一般會發生團聚，而不會形成形貌較好的原子層。

當鎵原子被加入石墨烯碳化硅界面時，他們會穿過石墨烯，形成三明治結構的中間層，而石墨烯留在最上層。當加入氮原子時，氮原子和鎵原子發生反應轉化為了氮化鎵。

Redwing表示，MEEG的過程不僅產生了超薄的氮化鎵層，而且改變了材料的晶體結構，使其在光電器件方面有了全新的應用。

原文鏈接：New sandwich process creates 2D gallium nitride

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

本文由編輯部楊浩提供素材，葛詠編譯，時冰遙審核，點我加入材料人編輯部。