俄罗斯证实金刚石表明存在NaCl薄膜 用作场效应晶体管栅极绝缘层

据外媒报道，俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究所（Skoltech）和莫斯科物理技术学院（MIPT）首先预测，然后经过试验，证实了在金刚石的表面存在一种奇异的NaCl薄膜，此种薄膜可用作电动汽车和电信设备中场效应晶体管的栅极绝缘层。

（图片来源：Skoltech）

Skoltech博士生Kseniya Tikhomirova、Alexander Kvashnin博士以及Skoltech兼MIPT的教授Artem R. Oganov与同事合作，基于早期对NaCl薄膜的研究，假设金刚石的表面也存在一种不同寻常、纳米厚度的NaCl薄膜。

Kseniya Tikhomirova表示：“最开始，我们决定只对在不同基底上新型2D结构的形成进行计算研究，假设如果基底与NaCl薄膜发生了强烈的互动，就可以预测到薄膜的结构会发生重大变化。事实上，我们得到了非常有趣的结果，并预测了在金刚石基底上会形成六方形NaCl薄膜，然后决定进行实验。经过实验，合成了六边形NaCl薄膜，证实了我们的理论。”

研究人员首先采用了由Oganov及其学生研发的进化算法USPEX，基于所涉及的化学元素来预测能量最低的结构。利用XRD（X射线衍射）和SAED（选定区电子衍射）测量进行实验合成和表征，证实了NaCl薄膜的存在。该薄膜的平均厚度约为6纳米，较厚的薄膜会将六边形结构变成立方结构，也就是所熟悉的食盐的典型结构。

科学家们认为，由于六边形NaCl薄膜与金刚石基底的粘合非常强，能带隙宽，非常适合用作金刚石场效应晶体管中的栅极绝缘层，此种晶体管具备用于电动汽车、雷达和电信设备中的潜力。现在，此类场效应晶体管普通采用六边形氮化硼，与此种薄膜的能带隙宽度类似，但是与基底的粘合性要更弱。

该项研究能够让人更加了解如何控制采用基底的2D材料的外观以及属性，也为更多在电子及其他领域内具有潜在应用价值的2D材料打开了大门。