美研發原子厚度新材料或助研發超薄器件

　　萊斯大學材料學科學家普利克爾·阿加延(Pulickel Ajayan)實驗室的研究生雷思東(Sidong Lei)合成了CIS，一種單層銅、銦和硒原子矩陣。雷還建立了一個模型——一個三像素電荷耦合器件(CCD)——以證明材料捕捉圖像的能力。這項研究被發表在美國化學協會的期刊《納米快報》上。

　　雷表示這種光電子記憶材料可能是捕捉圖像的二維電子元件的重要組成部分。“傳統的電荷耦合器件厚重且堅硬，將它們與二維元素相結合是沒有意義的。”雷解釋道。“而基于銅銦硒化物的電荷耦合器件非常薄、透明和靈活，這正是二維成像器件所缺失的。”

　　當光照射到材料上，這一器件可以圍困形成的原子，并一直保留它們直到它們被釋放用于存儲目的。銅銦硒化物對光高度敏感，因為被圍困的電子會緩慢消散，萊斯大學材料科學和納米工程學院的研究員羅伯特·沃伊塔伊(Robert Vajtai)這樣解釋道。“感知光的二維材料有很多，但沒有一種能夠如此高效。這種新材料比我們之前見過最好的材料高效10倍。”

　　由于這種材料是透明的，基于銅銦硒化物的掃描儀可以從一面利用光照亮圖片，而另一邊用于捕捉圖片。在醫療方面的應用，雷設想銅銦硒化物可以用于小型生物成像器件，通過與其它二維電子元件相結合，從而進行實時監測。

　　在這項最新研究的實驗里，雷與同事培養了合成的銅銦硒化物晶體，他們從晶體里抽取了單層，然而測試單層捕捉光的能力。這一銅銦硒化物單層厚度大約為2納米，包含9個原子厚的晶格。這一材料也可以通過化學氣相沉積(chemical vapor deposition)的方法培養，產生的晶體大小將受到熔爐大小的限制。

　　由于銅銦硒化物是靈活的，它還能彎曲以匹配成像透鏡系統的焦面。雷表示這將支持對像差的實時糾正以及極大的簡化整個光學系統。這項研究的其它合作作者還包括萊斯大學研究生溫芳芳(Fangfang Wen )和龔勇吉( Yongji Gong)；博士后研究員李博(Bo Li)、董培( Pei Dong)、安東尼·喬治(Anthony George )和葛烈輝(Liehui Ge)；本科生王琦中(Qizhong Wang)、詹姆斯·貝拉(James Bellah)和黃一瀚( Yihan Huang)；以及一些補充人員，包括來自中國蘭州大學的何永敏(Yongmin He)、科學與納米工程的助理教授婁軍(Jun Lou)、電子和計算機工程系斯坦利C.穆爾教授、化學、生物醫學工程、物理學和天文學教授、材料科學和納米工程學院的內奧米·哈拉斯(Naomi Halas)。阿加延是萊斯大學本杰明M和瑪麗格林伍德安德森研究機械工程和材料科學教授、材料科學與納米工程教授兼院長和化學系教授。

　　這項研究得到了陸軍研究辦公室多學科大學研究倡議、半導體技術先進研究網絡功能加速納米材料工程分部、微電子先進研究協會、國防高級研究計劃局、荷蘭科學研究組織、羅伯特A.韋爾奇基金會、國家安全科學與工程學院獎學金和海軍研究辦公室的資金支持。