研究透视：Nature Materials二维材料-首次合成双层硼烯！

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二维材料，还没有块体材料的对应物。由基体稳定生长制备而成的二维材料，多以单原子层形式存在。多层二维材料的制备，将有助于寻求结构和性能提升。近日，美国西北大学的Mark C. Hersam 和莱斯大学Boris I. Yakobson团队在Nature Materials上发文，首次制备出一种双层原子厚度的硼烯，打破了硼在单原子层限制之外形成非平面团簇的自然趋势。

超高真空制备室(2×10−10 Torr)，纯硼棒的电子束蒸发，在单晶Ag(111)基片上，进行单层和双层硼烯的生长。在1.5×10−5 Torr下，以1 keV能量重复Ar离子溅射30 min，然后，在650°C下退火30min，制备了Ag(111)晶体。高温退火保证了平坦的Ag(111)阶梯形成，其典型的宽度（超过1微米）。硼烯的大部分成核位置都在阶梯上，而不是沿着台阶边缘。这有利于单层硼烯晶界的形成，双层α硼烯，在晶界中形成核并生长。当硼烯覆盖层接近单分子层时，Ehrlich-Schwoebel势垒，使得三维硼粒子在Ag台阶边缘的成核，并被大片Ag(111)阶梯最小化。

图1. 硼烯在Ag(111)上的生长

图2. 硼烯的原子级成像

图3. 双层α硼烯的晶格结构

图4. 双层α硼烯的光谱表征

在较低温度450°C以下的下，只生长混合相(v1/5和v1/6硼烯)和纯v1/6硼烯，有利于双层α硼烯的生长。而在较高温度下，未观察到纯v1/5或旋转不相称的硼烯相生成双层α硼烯。通过键分辨扫描隧道显微镜、非接触式原子力显微镜和密度泛函理论计算得知，双层硼烯与两个共价键合的α相硼烯原子层相一致。双层α硼烯保持了单层硼烯的金属丰度，但有较高的结晶度和局域功函数（>5 eV）。

文献链接：https://www.nature.com/articles/s41563-021-01084-2

https://doi.org/10.1038/s41563-021-01084-2

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/9RnyLFIk19PGyiCJsMK6PQ

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