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姚裕贵课题组及合作者在《Progress in Materials Science》上发表硅烯长篇综述

发布日期:2016年09月19日

      日前,新葡萄京娱乐场8455姚裕贵教授课题组与大连理工大学、北京大学、中科院物理所的同事合作在《Progress in Materials Science》(《材料科学进展》)发表了全面介绍硅烯的长篇综述文章:“Rise of Silicene: a Competitive 2D Material (硅烯正在升起:一个具有竞争力的二维材料)”(Progress in Materials Science 83, 24-151 (2016), 共128页)。《Progress in Materials Science》是材料物理科学研究领域中具有重要影响的权威综述性学术期刊,该期刊2015年影响因子为27.417。

自2004年石墨烯发现以来,全世界范围内掀起了研究二维材料的高潮,硅烯是一种新颖的二维材料,近年来也受到了广泛关注,已成为新材料领域的研究热点之一。硅烯是由硅原子组成的六角蜂窝状晶格结构的二维单质原子晶体,其低能激发是无质量的狄拉克费米子,在石墨烯中发现的新奇量子效应,大多数都可以在硅烯中找到相对应的版本。与石墨烯相比,硅烯具有较强的自旋轨道耦合效应,能隙易调,更易谷极化,与当代成熟的硅基半导体工艺兼容等优势,因而预计在未来的自旋电子学和纳米电子学器件等领域可能具有广泛的应用前景。该综述全面系统地总结了硅烯的基础性质、实验制备与表征、物性调控、潜在器件应用等方面的最新进展,并探讨了硅烯在电子器件应用上所面临的瓶颈,对硅烯和其他相关二维材料领域的研究具有重要的参考价值。

  在硅烯的相关研究中,姚裕贵课题组做出了显著的贡献,并在国际上产生了广泛的影响,相关研究论文中有5篇进入ESI高引用论文。主要成果如下:2011年他们首次预言了硅烯、锗烯、锡烯是二维单质拓扑绝缘体,并能实现量子自旋霍尔效应[Physical Review Letters 107, 076802, 2011 (被引用645次);Physical Review B 84, 195430, 2011(被引用328次)],文中提出的重要理论模型也被相关文献中命名为Liu-Yao-Feng-Ezawa模型。该组还预言了硅烯的手性超导性质 (Physical Review Letters 111, 066804, 2013);谷极化的量子反常霍尔效应(Physical Review Letters 112, 106802, 2014)等。此外,和物理所吴克辉实验课题组合作,在国际上领先制备出硅烯(Nano Letters 12, 3507(2012)),揭示硅烯具有狄拉克型的电子态(Physical Review Letters 109, 056804(2012);ACS Nano 7,9049(2013))等一系列特性等。

  姚裕贵与大连理工大学赵纪军、北京大学吕劲、中科院物理所吴克辉为并列通讯作者。新葡萄京娱乐场8455的余智明博士、刘铖铖博士参为了相关理论部分的撰写。上述研究工作得到了国家自然科学基金、国家重大研究计划等的支持。

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