上海大學(xué)發(fā)現(xiàn)新型碳硅烯具有狄拉克錐電子結(jié)構(gòu)
二維單原子碳層-石墨烯(Graphene)具有奇特的電子結(jié)構(gòu)特征,其能帶在費(fèi)米能級處呈現(xiàn)上下對頂?shù)膱A錐形,形成所謂的狄拉克錐(Dirac Cone)。近日,上海大學(xué)理學(xué)院物理系劉軼教授及其科研團(tuán)隊(duì)通過理論計(jì)算首次發(fā)現(xiàn),兩種新型結(jié)構(gòu)的碳硅烯也具有狄拉克錐特征的電子結(jié)構(gòu),這為研發(fā)和設(shè)計(jì)新型納米電子器件材料提供了理論基礎(chǔ)。該研究成果發(fā)表在物理化學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊《物理化學(xué)快報(bào)》上。 2010年石墨烯的發(fā)現(xiàn)被授予諾貝爾獎(jiǎng),除了因?yàn)樗堑谝粋(gè)穩(wěn)定存在的單層二維材料,從而打破了傳統(tǒng)二維材料不穩(wěn)定的常識之外,還因?yàn)槭┐嬖谄娈惖牡依隋F電子結(jié)構(gòu),電子在費(fèi)米能附近以近光速傳播,被認(rèn)為是未來電腦芯片的理想材料。為此,人們對基于石墨烯的新興電子材料寄予厚望。 然而,目前的電子工業(yè)還是建立在硅材料基礎(chǔ)上。雖然硅版的石墨烯—硅烯也具有狄拉克錐,但是硅烯的原子結(jié)構(gòu)非平面,硅烯穩(wěn)定性相對石墨烯低很多,這使劉軼對碳硅混合的二維體系——碳硅烯產(chǎn)生了興趣。劉軼團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的新型碳硅烯的共同結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是由C-C和Si-Si原子對混合而成,呈現(xiàn)狄拉克錐電子結(jié)構(gòu)特征;同時(shí)他們還提出了“原子對耦合”機(jī)制以及判斷狄拉克錐是否形成的定量判據(jù)。基于對簡單體系的計(jì)算,該判據(jù)還被成功用于預(yù)測其他二元二維體系是否具有狄拉克錐。 |