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1.1.4 其他二维晶体
前面提到的材料只是二维晶体材料的冰山一角,科学家们在不断地探寻新型二维晶体,想要全面涵盖所有二维材料几乎是不可能的。本节仅简单介绍石墨烯之外的单质二维晶体,包括硅烯、黑磷烯、硼烯(borophene)等。
与石墨烯的平面蜂窝状结构不同,硅烯是一种具有低度翘曲(low-buckled)的类蜂窝状结构[55],如图1.8(a)所示。硅六元环中间隔的三个原子向上翘曲,结构的对称性由D6h变为D3d。此外,锗烯[23]、锡烯(stanene)[56]、砷烯(arsenene)[57]、锑烯(antimonene)[58]也具有相似的低度翘曲结构。
图1.8 单质二维晶体原子结构示意图
黑磷烯是一种高度翘曲的褶皱蜂窝状结构,如图1.8(b)所示,每个磷原子与相邻的3个磷原子通过sp3杂化形成共价键[59]。黑磷烯是一种直接带隙的p型半导体,具有高电子迁移率[24],在未来的半导体及光电领域有良好的应用前景。
硼烯是最近由美国阿贡国家实验室(Argonne National Laboratory)、纽约州立大学石溪分校(Stony Brook University)和美国西北大学(Northwestern University)联合研究获得的单原子厚的二维硼结构[60]。如图1.8(c)所示,硼烯也呈蜂窝状排列,由接近平面的B7簇组成,每个六边形的顶部还有一个额外的硼原子。实验观测发现硼烯具有各向异性的电导性质和罕见的负泊松比现象[60]。