中国科大科学家制备出单层锡烯

本报讯锡烯是一种理想的大能隙二维拓扑绝缘体，有望实现室温量子自旋霍尔效应，在拓扑电子学器件应用方面具有重要的意义。近日，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心王兵教授和赵爱迪副教授研究团队，与清华大学徐勇助理教授、段文晖教授以及美国斯坦福大学张首晟教授合作，成功制备出具有纯平蜂窝结构的单层锡烯，并结合第一性原理计算证实了其存在拓扑能带反转及拓扑边界态。相关研究成果11月5日在线发表在《自然材料》杂志上。

类石墨烯结构的IV族元素二维晶体材料及其物性研究，是当前凝聚态物理学和材料科学领域的焦点。其中，基于元素锡(Sn)的二维类石墨烯晶体锡烯(Sta?nene)因具有很强的电子自旋-轨道耦合，被认为是继石墨烯后又一种具有优越物理性质的新型量子材料。过去几年中，国内外多个研究组在不同的衬底表面制备了单层锡烯，但由于受衬底影响，这些已制备出的锡烯都具有非平面的翘曲结构且均未表现出拓扑物性。如何制备出具有拓扑特性的锡烯，成为成功制备出具有纯平蜂窝结构的单层锡烯研究亟待突破的重要难题。

经过近3年反复摸索，中国科大合肥微尺度物质科学国家研究中心的王兵教授和赵爱迪副教授带领的实验研究团队与另外两方合作，利用低温分子束外延技术成功制备出了具有拉伸晶格结构的单层锡烯。其中，角分辨光电子能谱结果表明，锡烯由于自旋轨道耦合打开的拓扑能隙约0.3电子伏特，远超室温热涨落能量，使其具备应用于近室温的拓扑量子器件的潜质。进一步的理论计算还预言了在纯平蜂窝结构的锗烯和铅烯中也存在类似的拓扑特性，从而构成了一类新型的二维拓扑量子材料家族。

具有拓扑能带反转和大拓扑能隙的纯平锡烯的实验实现，为类石墨烯的拓扑物性研究开辟了一条新的研究路线，将对二维量子材料的研究和应用开发起到重要推动作用。

新安晚报安徽网大皖客户端记者陈牧

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