石墨烯的替代材料:
石墨烯以其非凡的特性而闻名,这也推动了对其他可提供类似或互补特性的二维材料的研究。其中,六方氮化硼(hBN)和过渡金属二卤化物(TMDCs)是值得注意的替代材料。
六方氮化硼(hBN):
hBN 是一种结构与石墨烯相似,但化学成分不同的二维材料。它由排列成六角形晶格的硼原子和氮原子组成。与石墨烯不同,hBN 是一种电绝缘体,但却是一种热导体,因此非常适合需要电气隔离和高热管理的应用。它通常用作电子设备中支持石墨烯的基底,从而增强石墨烯场效应晶体管的电流-电压特性。hBN 与石墨烯的集成可提高纳米电子学和光电子学中的器件性能。过渡金属二卤化物 (TMDCs):
TMDCs 是二维材料的一种,包括二硫化钼 (MoS2) 和二硒化钨 (WSe2) 等化合物。这些材料具有与石墨类似的层状结构,但过渡金属夹在查尔根原子之间。TMDC 具有半导体特性,因此适合用于晶体管、光电探测器和其他电子设备。TMDC 的带隙可以调整,这对于需要特定电子特性的应用来说是一大优势。在异质结构中将 TMDC 与石墨烯结合在一起,有望制造出反应灵敏的宽带电子元件。
直接生长和杂化:
在非金属基底上直接生长石墨烯和其他二维材料是一个研究领域,旨在克服与转移过程相关的挑战。目前正在探索金属辅助催化或等离子体增强 CVD 等技术,以促进这种直接生长。石墨烯与其他二维材料(如氢化硼和 TMDC)的杂化是增强单种材料特性的另一种方法。这种杂化可通过逐层转移或直接生长来实现,后者具有可扩展性并可减少污染。
产业化和未来展望: