期刊信息
曾用名:量子电子学
主办:中国光学学会基础光学专业委员会;中国科学院合肥物质科学家研究院
主管:中国科学院
ISSN:1007-5461
CN:34-1163/TN
语言:中文
周期:双月
影响因子:0.365217
数据库收录:
文摘杂志;北大核心期刊(2000版);北大核心期刊(2004版);北大核心期刊(2008版);北大核心期刊(2011版);北大核心期刊(2014版);北大核心期刊(2017版);化学文摘(网络版);中国科学引文数据库(2011-2012);中国科学引文数据库(2013-2014);中国科学引文数据库(2015-2016);中国科学引文数据库(2017-2018);中国科学引文数据库(2019-2020);日本科学技术振兴机构数据库;中国科技核心期刊;期刊分类:无线电电子学;物理学
期刊热词:
学术活动_第十三届全国光学前沿问题讨论会论文摘要集
二维量子材料研究进展与趋势(3)
【作者】网站采编
【关键词】
【摘要】黑磷的带隙是直接带隙,使得黑磷与光有很强的相互作用,在电子和光电应用上有很大的潜力。黑磷的带隙可以被样品层数和电场调控,可以覆盖从中红外
黑磷的带隙是直接带隙,使得黑磷与光有很强的相互作用,在电子和光电应用上有很大的潜力。黑磷的带隙可以被样品层数和电场调控,可以覆盖从中红外到红光之间的光谱范围。这个光谱范围覆盖硅的光谱能量,对太阳能收集、通讯等有重大意义,黑磷的应用范围因此非常广阔。最近UC Berkeley王枫课题组、张远波课题组和陈仙辉课题组合作发现应力也可以对黑磷能隙进行有效调控,显示了黑磷成为精密力学传感器材料的可能性。
黑磷作为二维材料的新秀,物理和材料性质还在进一步的发掘中,蕴含着巨大的机会。目前一个重要的课题是实现黑磷的大面积生长,但是由于磷元素异常丰富的相图,黑磷的生长极其困难,至今没有成功的报道。无论是基础物性研究还是应用研究,实现单层或者少层黑磷的大面积可控生长都是至关重要的,是黑磷研究的前沿热点。
复旦大学和中国科学技术大学原创性地开辟了二维黑磷这研究一方向,并处于引领地位。
三、我国发展现状与水平
纵观国际形势,传统的半导体行业被几大国际厂商垄断。我国的高端芯片几乎全部依靠进口,每年的进口支出超过石油。大力发展信息和半导体产业成为国家的战略方向,政府投入了大量的资金和资源。
材料研究处于半导体产业链中研发的最顶端,二维量子材料是目前材料领域和凝聚态物理领域里充满活力、令人瞩目的新增长点。石墨烯、TMD、黑磷等二维材料显露出巨大的潜力,但只是冰山的一角,整个领域蕴含着更多更大的机遇和挑战。
我国的二维量子材料研究总体上落后于国外,国内研究的广度和深度与国际上有一定差距。
在石墨烯材料基础物性研究方面,主要集中于美国和欧洲,国内只有零星的工作。这种情形虽然在国内一些科研单位从国外引进了石墨烯领域的科研人员之后有所改善,但国内石墨烯基础物性研究水平与国际最高水平相比差距巨大。在高迁移率石墨烯样品制备方面,国内尚无高于1,000,000 cm2/Vs迁移率的报道,差距明显。
在石墨烯材料生长制备与应用研究方面,我国在石墨烯CVD生长上起步较晚,但是近年来,沈阳金属所成会明等在三维石墨烯结构的生长、北京大学刘忠范等在纯单层生长、中国科学院(简称中科院)物理所张光宇等和上海微系统所谢晓明等在氮化硼上衬底上的石墨烯生长等方向有重要的贡献。近期,谢晓明等和北京大学的刘开辉等在单层石墨烯的大面积单晶生长方面又取得进展,实现了毫米级单晶的快速生长。中国CVD大面积石墨烯的产能位居世界第一(105万平米/年)。除CVD生长之外,石墨烯的大规模制备主要依靠溶液中的化学解理。这类石墨样品存在单晶比例低、面积小、杂质缺陷多等问题,但由于其价格相对低廉,有可能用在一些对质量要求不高的大规模应用中。目前我国工业界石墨烯产能估计为3450吨/年,位居世界第一,并且还在大幅度增长。
在这些低端的应用研究和产业化中,中国走在国际前列。2012年江南石墨烯研究院等企业成功制成石墨烯电容屏手机样机。2015年重庆墨希科技有限公司等企业发布了带有石墨烯触摸屏的手机。这些石墨烯的应用能否在市场上与传统的产品竞争并取得优势值得进一步观察。
在二维硫族化合物最新研究方面,国内有复旦大学、南京大学、北京大学、中科院物理所等大学和研究所在二维硫族化合物上开展了相关研究,取得了一定的进展。但是,我国的研究从数量和质量上与国际水平相比都有显著的差距。
近几年,我国二维量子材料研究在科研投入、人才引进上都取得了明显的成效,与国外的差距逐渐缩小。复旦大学、清华大学、中科院物理所/半导体所/沈阳金属所/强磁场中心、中国科学技术大学、南京大学等是开展此方面研究的主要单位。对起步较早的石墨烯和TMD二维材料,我国的基础研究落后于国外,但是对新兴的黑磷和二维铁硒二维材料,复旦大学和清华大学已经在国际上处于引领地位。在科研成果的产业化方面,石墨烯的产业化在我国得到大力的支持,在某些应用领域也已经处于世界前列。
四、展望
未来5到10年是至关重要的时期,在二维量子材料、材料和凝聚态物理领域跻身于国际的前列,将依赖于这5到10年的投入和支持。建议加大对新型二维量子材料的研究力度,在基础研究和应用开发中走自主创新的道路,建立有自主知识产权的产业链,实现跨越式的发展,解决国家在半导体、信息、能源等领域的重大需求。
文章来源:《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/qikandaodu/2021/0212/457.html