李文辉 陈岚3)† 吴克辉3)‡

1) (中国科学院物理研究所,北京凝聚态物理国家研究中心,北京 100190)

2) (中国科学院大学物理科学学院,北京 100049)

3) (松山湖材料实验室,东莞 523808)

硼烯作为目前发现的最轻的二维材料,表现出丰富的物理性质,包括高柔韧性、光学透明性、高热导率、近一维自由电子气、狄拉克费米子、超导电性等.然而,由于体相硼的层间共价键结合力较强,很难剥离出单层硼烯.另外,硼原子的缺电子属性,使其化学性质比较活泼,成键复杂,导致硼烯有很多同素异形体.长期以来,关于硼烯的研究停留在理论探索方面,硼烯的实验制备一直难以突破,直到最近几年才由少数课题组成功制备,至此关于硼烯的生长、结构以及电子性质研究打开了巨大的探索空间.本文主要从实验方向,系统综述了硼烯在不同衬底上的制备方法以及表现的不同结构相,并讨论了其生长机理.硼烯的制备为进一步扩展硼烯的物理性质提供研究平台,为探索硼烯的纳米器件制备提供思路,使得其在高能量储备、光电子器件、高检测灵敏度、柔性纳米器件等方面具有巨大的潜在应用前景.

1 引言

二维材料由于量子局域效应、尺寸效应、表面效应、量子隧穿效应等,表现出不同于体相的独特性质.2004 年英国曼彻斯特大学的Novoselov 等[1]首次从石墨中剥离出石墨烯,石墨烯是碳原子sp2杂化形成的二维蜂窝状结构,具有无质量的狄拉克费米子的能带结构,表现出高迁移率[2],分数量子霍……