石墨烯秒變寬帶隙（xì）半導體，隻需添加這個元素

石墨烯秒變寬帶（dài）隙半導體，隻需添（tiān）加這個元素（sù）

少量的氟將白色石墨烯由（yóu）絕緣體轉變成具有磁性的寬帶隙半導體。萊斯大學的科學家表示，這樣可以使獨特的材料適用於極端環境中的電子設備。

萊斯大學研究人員的（de）一篇概念證明論文證實了將二維六方氮化硼（péng）（h-BN）（即白色石墨烯）從絕緣體（tǐ）轉變為半導體（tǐ）的方法（fǎ）。他們說，磁性是一個意想不到的額外收獲。

由於原子薄的（de）材料是一種特殊的熱導體，研究人（rén）員認為它（tā）可能對高溫應用中的（de）電子產品有用，甚至（zhì）可能是磁存儲器件（jiàn）。

萊斯大學（xué）的科學家Pulickel Ajayan表示：“h-BN是（shì）一種穩定的絕緣體，在商業上（shàng）非常有用，可用於（yú）保護塗層（céng）甚至在（zài）化妝品中（zhōng），因為它吸收了紫外線。研究人員嚐試（shì）修改其電子結構已經付出了（le）很多努力，但是我們認為它不會成為半導（dǎo）體和磁性材料。所以這項研究是非常不同的，沒有人在h-BN中（zhōng）看到這種（zhǒng）行為。”

研（yán）究人員（yuán）發現，向h-BN添加（jiā）氟，並引（yǐn）入到（dào）原（yuán）子矩陣中的缺陷，從而減小了帶隙，使其成為半導體。帶隙決定材料的導電性。

萊斯大學博士後研究員兼合著者Chandra Sekhar Tiwary說：“我（wǒ）們看到加入約5％的氟時，帶隙縮小了。隨著繼續增加氟，帶隙變小，但隻是到了某一點。精確的控（kòng）製氟是我們需要（yào）處理的。我們可以得到一個範圍，但還沒有（yǒu）實現精確的控製。由於材料原子薄，一個原子減少或增多（duō）都會帶來相當多（duō）的變化。在接下來的一組實驗中，我們（men）想要學會精確地調整原子（zǐ）。”

他們（men）確認，添加氟原子施加的張力改變了氮原（yuán）子中電子的“自旋”，並（bìng）影響了它們的（de）磁矩（jǔ），這些決定了原子如何像無形納米（mǐ）尺度羅盤那樣對磁（cí）場發生（shēng）響應。

賴斯大學的研究生兼主要作者Sruthi Radhakrishnan說：“我們看到角（jiǎo）度定向旋轉，這（zhè）對於二（èr）維材料來說非常不尋常。與對準以形成鐵磁體（tǐ）或彼此抵消不同，自旋隨機傾斜，使平麵材（cái）料隨機存儲淨磁性。這（zhè）些鐵磁體或反（fǎn）鐵磁性存儲可以存在（zài）於相同的h-BN樣品中，這使得（dé）它（tā）們與競爭的領域成（chéng）為（wéi）“沮喪的磁體”。

研究人員說，他們這種簡單、可擴展的方法在其他2-D材料中具有潛在應用價值。“通過納米（mǐ）工程製造新材料正（zhèng）是（shì）我們研究組所（suǒ）關注的。”Ajayan說。（工業和信息化部電子第一研究所 張慧）

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