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北京理工大学王业亮课题组综述：基于第四主族的类石墨烯二维材料最新进展：制备，性能和相关应用

编委的话

    2004年，英国曼彻斯特大学的Geim和Novoselov两位科学家用机械剥离法得到了石墨烯。随后基于第四主族的类石墨烯二维材料（Group IV 2D materials (G42DM))相继被人们发现，它们具有与石墨烯相似的单层蜂窝结构，有着与石墨烯相似又不同的性质，有巨大的研究和应用价值，是当前纳米科技及相关领域的重要研究方向之一。由于G42DM没有像石墨烯的母体石墨一样的晶体存在，其高质量大面积二维单晶的制备方法是研究和应用G42DM的起点。因此我们特邀北京理工大学王业亮团队为本刊撰写英文综述性文章，系统阐述硅烯、锗烯、锡烯和铅烯的几种合成方法、结构和性质，并对其应用前景做回顾和展望。目前，类石墨烯二维纳米材料的研究正在以迅猛的速度发展，这篇综述对基于第四主族的类石墨烯二维原子晶体材料的最新进展进行综述介绍，将为二维材料领域的研究者们提供一个及时的总结。

《真空科学与技术学报》编委, 中国科学院物理研究所副所长 顾长志 研究员

文章介绍

    基于第四主族的类石墨烯二维材料（G42DM）有着各种各样独特而优异的物理性质，使其在很多方面有着广泛的应用前景。近日，北京理工大学陈瑶瑶、刘立巍、王业亮等人在《真空科学与技术学报》上发表综述文章，总结包括分子束外延在内的几种制备G42DM的方法，重点阐述了利用分子束外延方法（MBE），在不同基底上制备大面积、高质量的G42DM。此外，作者还重点介绍了G42DM的晶体结构、电子特性方面的最新研究进展，及其在晶体管、电池、气体传感器等领域的潜在应用，最后对G42DM的未来发展进行了展望。
    G42DM是类石墨烯蜂窝状材料，具有可调控的能隙（较强的自旋轨道耦合），量子自旋霍尔效应，室温下反常量子霍尔效应等新奇特性，是研究低维量子物理和新奇拓扑效应的重要材料。在超高真空中，精确地控制基底与源的温度，将原子束流喷射到金属或非金属基底上是G42DM的最主要的制备方法，G42DM与基底之间的相互作用会使其展现出新奇的性质。化学方法（如电化学剥离法，液相剥离法等）也是一种快速、低成本的可获得单层或多层G42DM的方法。
     G42DM正在以迅猛的速度发展，并展现出巨大的市场前景。作者预期不久的将来可实现超高质量、超大尺寸样品的可控制备方法，深入认识和调控其有趣的特殊特性，弥补石墨烯无能隙的不足，以实现更多相关领域的应用。
更多内容请见《真空科学与技术学报》第41卷，2期，107-125页。
DOI: 10.13922/j.cnki.cjvst.202101029
引用格式：Y.Chen, S.WU, H.Yang, Z.Huang, T.Zhang, J.Sun, L.Liu and Y.Wang, Recent Progress of Group-IVA-Based 2D Materials Beyond Graphene: Fabrication, Properties and Related Applications, Chin. J. Vac. Sci. Tech, 41, 2, 1(2021)

王业亮教授课题组简介

      北京理工大学信息与电子学院王业亮教授课题组目前已经形成年轻充满活力志同道合的科研教学队伍，包括博导5人，硕导7人。课题组在面向新型信息器件的低维功能结构制备、扫描探针显微镜实验、基于同步辐射的光电子能谱等方面有充分的积累，配备有国际先进的扫描探针技术综合实验室。课题组有广泛深入的国际合作，可以给学生提供联合培养与国际交流的机会。

通讯作者刘立巍简介

      刘立巍，北京理工大学信息与电子学院博导，副教授，特别研究员。主要研究方向为纳米电子学。曾在德国柏林马普学会弗利兹-哈伯研究所、瑞士联邦材料科学与试验实验室、美国西弗尼吉亚大学等从事合作研究工作近5年。在利用分子束外延（MBE）与扫描隧道显微镜（STM）联合系统进行单原子、单分子尺度低维纳米材料的制备，自旋电荷量子态探测调控和信息存储原理性器件的应用上取得了丰硕的科研成果。发表 SCI 论文 30余篇，其中第一作者/通讯作者 11 篇，包括发表在 Nature Communication、Phys. Rev. Lett.（封面）、ACS Nano、Nano Research、Phys. Rev. B、Appl. Phys. Lett.、J. Phys. Chem. C、Scientific Reports等顶级期刊上。曾获得2012年中国真空学会优秀博士论文奖，2013年Marie-Curie Fellowship。2018年获北京自然科学基金委面上项目资助，2019年获国家自然科学基金委面上项目资助，并以子课题负责人身份参与科技部国家重点研发计划（青年项目）。

 

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