锗烯是一种由锗衍生的二维材料，与石墨烯有关。由于它在其产生的真空室之外是不稳定的，因此还没有对其电子性能进行真正的测量。由格罗宁根大学贾斯汀·叶教授领导的科学家们现在已经制造出含有稳定锗烯的装置。
该材料为绝缘体，经过中等加热后成为半导体，经过较强加热后成为很好的金属导体，研究结果发表在《纳米快报》上。只有一个原子层材料在新型微电子学构造中是很有趣的。其中最著名的是石墨烯，它是一种优秀的导体。像硅和锗这样的材料也会很有趣，因为它们完全符合成熟的设备制造协议，可以无缝地集成到目前的半导体技术中。
博科园-科学科普：格罗宁根大学装置物理学副教授贾斯汀·叶解释说：但是二维的锗烯非常不稳定。锗烯是以锗为原料，加入钙而成。钙离子从三维晶体中形成二维层，然后被氢所取代。这些二维的锗和氢层叫做锗烷。但是一旦氢被除去形成锗烯，这种物质就变得不稳定了。研究人员用一种非常简单的方法解决了这个问题，他们用稳定的锗烷制造设备，然后加热材料以除去氢。这导致了日耳曼烯的稳定装置，这使得科学家能够研究它的电子特性。最初的材料是绝缘体，研究团队的一名博士生对这些设备进行了加热，这是一种经过试验和测试提高导电性的方法。
锗烯烷通过热退火转化为锗烯，去除氢(红色)。图片：Ye Lab /格罗宁根大学
这种材料变得非常导电，其电阻仅比石墨烯高一个数量级。所以它成为了一种优秀的金属导体，进一步的实验表明,适度加热(200°C)半导体germanane生产。因此，锗烯可以是绝缘体、半导体或金属导体，这取决于它的热处理方式。冷却至室温后保持稳定。加热使锗烯的多层薄片变薄——证实了电导率的变化很可能是由于氢的消失引起。锗烯在自旋电子器件的结构中具有重要应用价值。这些装置利用电子自旋的电流。这是电子的量子力学性质，可以把它想象成电子绕着自己的轴旋转，使其表现得像小罗盘指针。
石墨烯是一种优秀的电子自旋导体，但由于其与碳原子的弱相互作用(自旋轨道耦合)，使其自旋难以控制。锗原子更重，这意味着自旋轨道耦合更强，这将提供更好的自旋控制。因此，能够构建导电性能优异、自旋轨道耦合性强的金属锗烯，为自旋电子器件的发展铺平了道路。
博科园-科学科普｜研究/来自: 格罗宁根大学
参考期刊文献:《纳米快报》
DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b04207
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