纳米材料可以提供许多新兴技术的基础，包括极其微小，灵活和透明的电子产品。
尽管许多纳米材料展现出令人鼓舞的电子特性，但科学家和工程师仍在努力将这些材料最好地整合在一起，最终用它们创建半导体和电路。
西北工程研究人员已经从石墨烯和硼苯中的两种材料创建了二维（2D）异质结构，迈出了从这些纳米材料创建集成电路的重要一步。
负责这项研究的沃尔特·P·墨菲（Walter P. Murphy）材料科学与工程学教授马克·赫尔萨姆（Mark Hersam）表示：“如果要破解智能手机内部的集成电路，就会看到许多不同的材料集成在一起。” “但是，我们已经达到了许多传统材料的极限。通过将诸如硼苯和石墨烯之类的纳米材料整合在一起，我们正在为纳米电子学开辟新的可能性。”
在海军研究办公室和国家科学基金会的支持下，研究结果于10月11日发表在《科学进展》杂志上。除Hersam以外，应用物理学博士生Liu Xiaolong Liu还是该作品的合著者。
创建一种新型的异质结构
任何集成电路都包含许多执行不同功能的材料，例如导电或使组件保持电气隔离。但是，由于材料和制造技术的进步，电路中的晶体管变得越来越小，但它们已经接近达到可以达到的最小极限。
诸如石墨烯的超薄2D材料有可能绕过该问题，但是将2D材料集成在一起是困难的。这些材料只有一个原子厚，因此，如果两种材料的原子排列不完全，则集成不太可能成功。不幸的是，大多数2D材料在原子尺度上并不匹配，这对2D集成电路提出了挑战。
Borophene是Hersam和同事在2015年首次合成的2D硼版本，具有多态性，这意味着硼可以具有许多不同的结构并使其适应环境。这使其成为与石墨烯等其他2D材料结合的理想选择。
为了测试是否有可能将两种材料整合为一个异质结构，Hersam的实验室在同一衬底上同时生长了石墨烯和硼苯。他们首先生长石墨烯，因为它在较高的温度下生长，然后将硼沉积在同一衬底上，并使其在没有石墨烯的区域中生长。这个过程产生了横向界面，由于硼烯的适应性，两种材料在原子尺度上缝合在一起。
测量电子转换
该实验室使用扫描隧道显微镜对2D异质结构进行了表征，发现界面上的电子跃迁异常突然-这意味着它可能是制造微型电子设备的理想选择。
Hersam说：“这些结果表明，我们可以在未来制造出超高密度器件。”最终，Hersam希望实现日益复杂的2D结构，从而产生新颖的电子设备和电路。他和他的团队正在致力于用硼烷创建其他异质结构，并将其与越来越多的数百种已知2D材料相结合。
他说：“在过去的20年中，新材料已经实现了晶体管技术的小型化并相应提高了性能。” “二维材料有可能实现下一个飞跃。”
——文章发布于2019年10月11日
