原子層厚的二維（2D）金屬可能是下一代量子和光電設備中的關鍵組成部分。但是，必須穩定2D金屬以防止環境破壞，並以晶圓級集成到異質結構器件中。碳化硅和外延石墨烯之間的高能界面為穩定各種2D金屬提供了有效的框架。
有鑑於此，賓夕法尼亞州立大學的 Joshua A. Robinson在外延石墨烯和碳化硅的界面處合成了穩定的大面積，環境穩定的單晶二維鎵，銦和錫。
本文要點：
1）先在6H-SiC（0001）上生長單層EG，然後暴露於氧等離子體中使EG層中產生缺陷。隨後將EG / SiC的EG面朝下放入坩堝中，Ga，Sn和In等金屬前驅物放在EG面下方，並一起加熱至700-800 oC。氣化的金屬通過EG缺陷擴散，到達EG / SiC界面，得到原子層厚的的半範德華金屬。
2）二維金屬在下面與SiC通過共價鍵結合，但與石墨烯覆蓋層之間存在非鍵界面；也就是說，它們是“半範德華”金屬，其鍵合特性具有很強的內部梯度。上層石墨烯層不僅有助於限制2D金屬，而且還起到了防止超薄非貴金屬氧化的密封作用。
3）這些非中心對稱的二維金屬為超導器件，拓撲現象和先進的光電性能提供了誘人的機會。例如，所報道的2DGa是一種超導體，它結合了六個強耦合的Ga衍生的電子袋和一個接近石墨烯外層的Dirac點的大的近似自由電子的費米表面。
4）以前Au可以說是唯一對環境穩定的元素金屬，但在EG和SiC的界面處可以實現包含單晶，金屬元素和超導體的空氣穩定的2D異質結構，為穩定3D金屬及其合金的各種具有潛在的特性的2D同素異形體打開了大門。以上這些新穎的材料都可以納入下一代量子，光子和電子應用的高級多組分異質結構中。
NatalieBriggs et al Atomically thin half-van der Waals metals enabled byconfinement heteroepitaxy. Nat. Mater. (2020)
DOI:10.1038/s41563-020-0631-x
https://www.nature.com/articles/s41563-020-0631-x
閱讀更多 石墨烯聯盟 的文章
