东京理工大学 在(Pb1？用非平衡生长技术制备硒合金外延膜
在x～0时达到可逆的巨电子性质变化
5起源于从无隙类狄拉克态到半导体态的突变能带结构转换
信用:东京理工大学 固体材料的电子性质高度依赖于晶体结构及其尺寸(即
e
无论晶体主要具有2D结构还是3D结构)
正如东京理工大学的高吉·片泽教授指出的那样，这个事实有一个重要的推论:“如果晶体结构的维度可以在同一种材料中可逆地转换，一个剧烈的性质变化可能是可控的
”这一见解导致教授
Katase和他在东京理工学院的研究团队，与大阪大学和国家材料科学研究所的合作者合作，着手研究改变铅-锡-硒化物合金半导体晶体结构维度的可能性
他们的研究结果发表在最近一期的同行评议期刊《《科学进展》》上
由于铅离子(Pb2+)和锡离子(Sn2+)倾向于不同的晶体尺寸，所以铅-锡-硒合金(Pb1-xSnx)硒是这种研究的适当焦点
具体来说，纯硒化铅(PbSe)具有三维晶体结构，而纯硒化锡(锡)具有2D晶体结构
SnSe的带隙为1
1电子伏，类似于传统的半导体硅
与此同时，PbSe的窄带隙为0
3电子伏，并显示出比亚锡高1个数量级的载流子迁移率
特别是，3D (Pb1-xSnx)硒作为一种拓扑绝缘体受到了广泛关注
也就是说，在三维PbSe中用锡取代铅减小了带隙，最终产生了无隙的类狄拉克态
因此，如果这些晶体结构维度可以通过外部应力(如温度)进行转换，将导致巨大的功能相变，如大的电子电导率变化和拓扑状态转变，并通过不同的电子结构变化得到增强
合金化的PbSe和硒化锡将控制结构的剧烈转变，并且这种(Pb1-xSnx)硒合金将在相界周围引起强烈的挫折
然而，在热平衡条件下，三维PbSe相和2D硒相之间没有直接的相界
通过他们的实验，教授
卡塔塞和他的研究小组成功地开发了一种方法，用等量的Pb2+和Sn2+离子(I
e
，(Pb0
5Sn0
5)硒)，其基于温度经历了2D和3D形式之间的直接结构相变
在较低温度下，2D晶体结构占主导地位，而在较高温度下，3D结构占主导地位
低温2D晶体结构比高温3D晶体更耐电流，并且随着合金被加热，其电阻率水平在发生维度相变的温度附近急剧下降
本策略使用人工相界来促进半导体中不同结构维度的切换和进一步的功能特性切换
总之，研究小组开发了一种半导体合金(Pb1-xSnx)硒，它经历了与温度相关的晶体维数相变，这些相变对合金的电子特性有重要影响
当被问及他的团队工作的重要性时，教授
Katase指出，这种形式的(Pb1-xSnx)硒合金可以“作为基础科学研究以及开发半导体技术新功能的平台”
“因此，这种特殊的合金可能会带来激动人心的新半导体技术，给人类带来无数好处
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