李占超 李卓 王思奇 司雪 杨光敏＊

（长春师范大学物理学院，吉林长春 130032）

1 研究背景

自2004 年Geim、Novoselov 等人成功的在实验中分离出石墨烯以来，科研工作者们的目光就迅速向它靠拢，在不断的研究中，人们发现了半导体材料的新大陆，石墨烯所展现出的出色的物理化学特性使得二维材料成为研究热点。相比硅烯而言，锗烯的自旋轨道耦合强度能达到硅烯的10 倍，所以锗烯所产生的量子自旋霍尔效应也比硅烯更强。锗烯还具备一些优良的性质使得它能与半导体工艺更好衔接，因此锗烯在半导体高速纳米电子器件方面有着更为广阔的应用潜力和空间。

2 研究对象

锗烯(Germanene)是一种结构为六角蜂窝状的晶体材料，呈现出褶皱结构，具有一定的曲翘，如图1 所展现的形状。锗烯正格子基矢的晶格常数（图中a1、a2）为4.02Å，两个相邻的锗原子A、B 之间的距离为0.68Å。将两个锗原子所形成的键与Z 轴所成的夹角记为θ（图1（b）），θ 的大小大约为106.5°，这说明了锗烯并非像石墨烯一样是完全平面的二维材料。同时，由于这个夹角比较大，所以锗烯中两个相邻的锗原子之间会存在较大的间隔，这使得锗烯的杂化方式也与石墨烯的杂化方式不同，锗烯不仅更容易形成sp2、sp3的杂化，而且还能使π 键和σ键重合的更加明显，使整体结构相较于石墨烯稳定性更强。

图1 Germanene 的晶体结构

自从发现了石墨烯的存在，科研工作者们的目光就迅速向它靠拢，在不断的研究中，人们发现了半导体材料的新大陆，石墨烯所展现出的优良特性使得二维材料的研究成为了热点。……