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硅烯未來是不是比石墨烯更有前景？

如今超越石墨烯的二維材料包括過渡金屬二硫族化合物(TMDs)、六方氮化硼(h-BN)和BNC、過渡金屬氧化物和氫氧化物，以及類石墨烯型的硅烯、鍺烯、錫烯等。

硅烯是一種由單個原子厚度的硅制成的材料，類似石墨烯，被證明具有超凡的導電性能，但制備過程極為困難。這種晶體管擁有巨大的潛力，對于計算機科學家來說，硅烯是一種比石墨烯更有趣的材料。7年前，硅烯還只是理論學家的一個夢想。受石墨烯熱的驅(qū)動，研究人員推測，硅原子也可能形成類似的表面。而且如果它們可以被用于制作電子產(chǎn)品，硅烯膠片將會使半導體工業(yè)實現(xiàn)微型化的終極夢想。

目前，硅烯在以期在短期內(nèi)制造出壽命更長的硅烯晶體管。其中還有很多的困難需要克服，因為硅烯在現(xiàn)實世界中使用時十分不穩(wěn)定，但是科學家表示：“這是重大的突破，低溫制造技術和硅烯原件制造還是第一次?！毖芯咳藛T相信，未來的電子元器件中硅烯的應用會比石墨烯更容易，畢竟絕大多數(shù)的芯片設計都是硅基的。

硅烯的概念自2008年被提出后始終被學術界認為只是理論上的可行材料，一直到2012年科學家才在實驗室制造出硅烯，之后不少科學家邊嘗試將硅烯應用于電子零件上，結(jié)構(gòu)上與硅烯相似的石墨烯，其為目前最薄且電阻率最小的納米材料，雖然石墨烯導電性能極佳，但缺乏能隙，意味著石墨烯中沒有沒有電子太無法存在的能量范圍，不適合做為晶體管的材料，除非能找出創(chuàng)造人造能隙的方法，如施加電場，摻雜原子等，

不過有別于石墨烯可直接從較大的晶體將薄片剪裁下來，硅烯的制成較為復雜。曾有科學家在真空室里將硅蒸汽沉積在銀晶體上，于銀晶體表面形成硅烯單層薄片，但硅烯暴露在空氣中是很不穩(wěn)定，科學家用5納米厚度的氧化鋁覆蓋在硅烯表面，并剝離硅基材料，將銀翻轉(zhuǎn)朝上，放置氧化硅基板上，最后在將部分銀刮掉，留下薄層的銀和鋁，而硅烯則夾在銀和鋁之間，制出的單原子厚的硅烯晶體管。

二維的石墨烯可以作為其他維度材料的磚瓦，如富勒烯和碳納米管，以及三維的石墨(圖1)。自從2004 年單層石墨烯被分離出來起，關于二維石墨烯材料的研究爆炸性增長。石墨烯具有非常優(yōu)異的性質(zhì)，它作為具有零帶隙的二維材料，常常被稱為半金屬，或者零帶隙半導體。然而其零帶隙特性使得它在電子元件中的應用受到了限制。

目前大規(guī)模生產(chǎn)二維納米材料的技術還不成熟，故制備大量、大面積的二維材料是很重要的課題之一，現(xiàn)已發(fā)展出了晶體外延生長、水熱合成、化學剝離、CVD等多種實驗技術。二維材料的非凡性能正在吸引大量的科學家從事該領域各方向的研究，如生產(chǎn)二維單層或特定層數(shù)的納米片的裝置，研究異質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本理化性質(zhì)，通過摻雜、電場、官能化等手段直接改變材料的物理化學性質(zhì)。此外，新的二維納米材料的有趣特性使它們有望成為未來工業(yè)中的各種功能材料，最終造福于我們的社會。

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