石墨烯重拳出击未来半导体材料！

材料牛注：石墨烯现在是炙手可热的明星材料，现在有研究团队使用石墨烯辅助合成新的材料，而这些材料将在电子工业大放光彩，让这个电子化的时代变得更加五彩斑斓，你是不是很期待呢？

在过去几年时间里，超级材料石墨烯受到广泛关注。利用具有高强度以及超导特性的单层碳原子创建二维材料的制备方法得到最新进展，相应地，这些材料将会运用在下一代的激光器、电子工业以及传感器当中。

宾夕法尼亚州立大学的材料科学家首次使用石墨烯封装合成了二维材料——氮化镓，令人惊奇的是，石墨烯优良的导电性以及高强度的性能在氮化镓的身上完美再现！

三维的氮化镓作为一种宽禁带的半导体材料而为人们所熟知，它可以让设备在更高的电压、更高的频率和更高的温度下运作。但是在石墨烯的帮助下生长出来的二维氮化镓，其二维平面结构使之转变成具有超宽禁带的半导体材料，而且能够耐受更高的电压。

研究人员表示，用这种方法获得的半导体材料可以使能谱仪的分辨率提高三倍。材料内部置有紫外光、可见光和红外光谱，外表涂上一层石墨烯就可以工作了。把它运用在激光器或者其他电子光学设备上，这样就可以轻松操纵、传播光了。它可真是一个令人期待的新星啊！

“我们现在有天然的二维材料面板，但是为了扩大其领域，我们需要合成一些自然界并不存在的材料。”Zak Al Balushi博士说道，他以第一作者的身份将其研究成果发表在Nature Materials上。通常情况下，合成出的新材料是高度不稳定的，但是我们的生长方法（MEEG）使用单层石墨烯帮助二维氮化镓生长，这样得到的材料具有很高的稳定性。

研究人员使用碳化硅为基底来生长石墨烯。这样做的好处在于，当遇见另外的材料时，碳化硅就可以形成光滑的表面。“这就是关键之处。如果你用传统方法去合成这些材料，那么生长出来的材料在碳化硅表面上就会凹凸不平，就像小岛一样，得不到令人满意的薄层。”材料科学与工程的副教授Joshua Robinson解释道。

那么到底应该怎样操作呢？首先将镓原子夹在两层石墨烯之间，然后加入氮原子，二者形成化学反应生成氮化镓。由于有石墨烯的保护，合成的氮化镓被牢牢地封装在石墨烯之中。研究人员说道，除了可以获得精致的薄膜材料，在这个过程当中，还会改变其晶体结构，这样就可以开拓电子器件的新应用。

这项研究结果给“石墨烯的工业影响”这项清单上又添上了浓墨重彩的一笔，其应用领域包括了电池材料、补牙材料、麦克风甚至是自行车轮胎。

原文链接：Graphene breakthrough is big news for future of semiconductors。

文献链接：Two-dimensional gallium nitride realized via graphene encapsulation。

本文由材料人编辑部杨浩提供素材，陈露翻译，薛文嘉审核，点我加入材料人编辑部。