徐勇研究组在《自然·材料》发表“展望”文章综述二维X-烯材料的最新研究进展

 

二维X-烯(Xene),包括硅烯(silicene)、锗烯(germanene)、锡烯(stanene)等,是一类新型的二维电子材料。与石墨烯(graphene)相比,它们也是蜂窝状排列的二维晶体,但具有非平面的原子结构和更大的元素质量,因而具有强很多的自旋-轨道耦合,能表现出超越石墨烯的独特物理性质,是研究低维量子物理和新奇拓扑效应的理想材料体系。

 

 

清华大学物理系助理教授、“青年千人计划”入选者徐勇博士与其合作者于2017年1月16日在Nature Materials上发表题为“Buckled two-dimensional Xene sheets”的“展望”(Perspective)文章,综述了二维X-烯相关的最新的重要理论与实验进展,重点介绍了以锡烯为代表的拓扑量子材料及其在新奇物态和新型器件等方面的探索工作,并对未来研究作展望。徐勇博士在该领域发表了许多重要的研究工作。他理论预言二维锡烯系列材料是宽能隙的量子自旋霍尔绝缘体,可用于室温无耗散导电 [Phys. Rev. Lett. 111, 136804 (2013)];预言锡烯及其他拓扑绝缘体材料可以利用几何尺寸效应实现优异的热电性能 [Phys. Rev. Lett. 112, 226801 (2014)];并与实验合作首次生长出单层锡烯结构 [Nature Mater. 14, 1020 (2015)]。该“展望”文章提出“拓扑量子比特”的概念,即利用拓扑相变控制“开”/“关”状态。二维X-烯材料可用于设计拓扑量子晶体管,应用于未来的低功耗电子器件。

该工作是与意大利国家研究理事会的Alessandro Molle博士、美国俄亥俄州立大学的Joshua Goldberger教授、比利时鲁汶大学的Michel Houssa教授、美国斯坦福大学的张首晟教授、美国德克萨斯大学奥斯汀分校的Deji Akinwande教授合作完成的。该工作得到了清华大学自主研发项目、中组部青年千人计划等项目的资助。

全文链接:http://www.nature.com/nmat/journal/vaop/ncurrent/full/nmat4802.html