圖片來源：ARC Centres of Excellence

    去年，皇家墨爾本理工大學（RMIT）的FLEET研究團隊研發了一種熔融金屬能有效沉積在具有原子級厚度（二維）晶體上的新方法。此方法具有突破性意義，被稱為“十年一次”的進步。

    今年上半年，此研究小組研發的新方法不再對反應環境的控制要求那么嚴格，可以直接在普通反應環境中應用。同時，也對主要的氧化錫生長機制進行了適當的表征，這些都能夠提高對目標氧化物生長的改進控制。

    而在去年，皇家墨爾本理工大學（RMIT）將此技術運用到液態金屬（鎵基）中來創造出一個理想的反應環境。在此反應環境下可合成所需的原子級厚度的氧化物，這是之前技術遠遠達不到的水平。與此同時，這個過程又非常實惠與簡易，毫不夸張地說，在一個普通人家的廚灶上就可以完成這一系列流程。

    雖然最初的研究使用了昂貴并具有特殊設計的合金材料，同時也對反應環境的控制有著極其嚴格的要求。但是最近的研究已經證實，在普通的反應環境下使用低成本的液態錫也可以制備高質量的2-D材料，這大大簡化了這門技術在未來的研究和應用。

    研究人員還首次對生長機制進行了表征，并且描繪出了晶體形成和生長的“路線圖”。經證實這種晶體的生長過程是異常的復雜，首先在更大更完整的2-D錫氧化物（SnO）單分子膜上會生成具有較小的“島”狀的錫氧化物（SnOx），然后這些錫氧化物會發生增稠并吸收更多的氧形成二氧化錫（SnO2）。

透射電鏡圖（a）白錫氧化物（b）黃錫氧化物（c）粉錫氧化物（d）灰錫氧化物 圖片來源：ARC Centres of Excellence

    未來應用

    這種簡單的、可重復的制備2-D氧化錫晶體的方法可以擴展應用到其他低熔點液態金屬及其合金上。

    在表征了生長機制的前提下，研究人員認為可以通過仔細控制大氣中氧含量來控制表面氧化物的形成速率，從而控制氧化物層的數量和厚度以及由此產生的化學計量。

    錫氧化物作為2-D材料具有廣闊的應用前景。在電子方面，它們可以既可以作為P型半導體（SnO）也可以作為N型半導體（SnO2）①，這一特點也是場效應晶體管（FET）設計者們的興趣所在。

    2018年1月，他們在雜志《化學通訊》（ Chemical Communications）上發表了熔融錫表面上的2-D錫氧化物的生長過程。

    這項研究使用的設備與技術都是由澳大利亞顯微與微量分析研究中心在和RMIT微納米研究中心所提供。文章合著者Torben Daeneke同時也收到了墨爾本皇家理工大學“RMIT Vice Chancellor's research fellow”計劃的支持。

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責任編輯：殷鵬飛

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