矽烯能帶調控研究上取得新進展

石墨烯和最近發現的矽烯都具有極高的載流子遷移率，但它們的能隙為零，因而不能直接去做高表現的場效應管。打開石墨烯和矽烯的能隙同時不失高的載流子遷移率是它們走向電子器件應用的關鍵。凝聚态所的呂勁課題組在他們用六角氮化硼夾住石墨烯打開能隙(自然子刊《NPG Asia Materials》 4, e6(2012)；http://www.nature.com/doifinder/10.1038/am.2012.10)和用垂直電場打開矽烯能隙《Nano Letters 12，113（2012）》的工作基礎上，最近又提出一種新的打開矽烯能隙的方案，即在矽烯上單面吸附金屬原子。基于密度泛函理論計算，他們發現：這種表面吸附方法可以在保有矽烯高遷移率的同時，有效地破壞矽烯的對稱性，從而打開能隙。能隙的大小可以通過改變吸附濃度加以調節，最高可以達到0.5 eV。通過對鈉原子吸附的矽烯場效應管模型的量子輸運模拟顯示該器件的開關比可高達108，滿足高表現邏輯器件的需要。該理論為矽烯作為高表現的場效應管提供了一個新的實現途徑。

相關工作最近發表在自然出版集團新刊《Scientific Reports》上 (Tunable and sizable band gap in silicene by surface adsorption, Scientific Reports 2, 853 (2012); http://www.nature.com/srep/2012/121114/srep00853/full/srep00853), 論文的第一作者是beat365前沿交叉學科研究院和beat365的博士生屈賀如歌。合作者有beat365的高政祥和俞大鵬教授。

上述研究工作得到了國家重大研究計劃，教育部新世紀人才計劃，國家自然科學基金以及人工微結構和介觀物理國家重點實驗室的支持。