作者艾米丽·艾什福德，西北大学 硼苯-石墨烯横向异质结构的原子分辨率扫描隧道显微镜图像，具有界面硼-碳键合的叠加示意图
图像宽度:1
7 nm
学分:西北大学 纳米材料可以为许多新兴技术提供基础，包括极其微小、灵活和透明的电子产品
虽然许多纳米材料显示出有希望的电子特性，但科学家和工程师仍在努力将这些材料最好地集成在一起，最终用它们制造半导体和电路
西北工程大学的研究人员已经用石墨烯和硼苯这两种材料制造了二维异质结构，朝着用这些纳米材料制造集成电路迈出了重要的一步
“如果你要打开智能手机内部的集成电路，你会看到许多不同的材料集成在一起，”沃尔特·P·马克·赫萨姆说
领导这项研究的墨菲材料科学与工程教授
“然而，我们已经达到了许多传统材料的极限
通过将硼苯和石墨烯等纳米材料整合在一起，我们正在纳米电子学领域开辟新的可能性
" 在海军研究办公室和国家科学基金会的支持下，研究结果发表在10月11日的《科学进展》杂志上
除了赫萨姆，应用物理博士
D
学生刘小龙是这部作品的合著者
创造一种新的异质结构 任何集成电路都包含许多执行不同功能的材料，如导电或保持元件电绝缘
但是，尽管由于材料和制造的进步，电路中的晶体管变得越来越小，但它们已经接近可以变得多小的极限
像石墨烯这样的超薄二维材料有可能绕过这个问题，但是将二维材料集成在一起很困难
这些材料只有一个原子厚，所以如果这两种材料的原子没有完美地排列在一起，集成就不太可能成功
不幸的是，大多数二维材料在原子尺度上不匹配，这对二维集成电路提出了挑战
硼苯是赫萨姆和同事在2015年首次合成的硼的二维版本，是多晶型的，这意味着它可以具有许多不同的结构，并适应其环境
这使得它成为与石墨烯等其他二维材料结合的理想候选材料
为了测试是否有可能将这两种材料集成到一个单一的异质结构中，赫萨姆的实验室在同一衬底上生长石墨烯和硼苯
他们首先生长石墨烯，因为它在更高的温度下生长，然后在同一衬底上沉积硼，让它在没有石墨烯的区域生长
这个过程产生了横向界面，由于硼苯的适应性，这两种材料在原子尺度上缝合在一起
测量电子跃迁 实验室使用扫描隧道显微镜对二维异质结构进行了表征，发现界面上的电子跃迁异常突然，这意味着它可能是制造微型电子器件的理想选择
“这些结果表明，我们可以在未来制造超高密度的设备，”赫萨姆说
最终，赫萨姆希望实现越来越复杂的二维结构，从而产生新的电子器件和电路
他和他的团队正致力于用硼苯创造额外的异质结构，将它与越来越多的已知二维材料相结合
“在过去的20年里，新材料使晶体管技术小型化，性能也相应提高，”他说
“二维材料有潜力实现下一次飞跃
"
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