石墨烯和最近发现的硅烯都具有极高的载流子迁移率，但它们的能隙为零，因而不能直接去做高表现的场效应管。打开石墨烯和硅烯的能隙同时不失高的载流子迁移率是它们走向电子器件应用的关键。北京大学物理学院吕劲课题组在他们用六角氮化硼夹住石墨烯打开能隙(自然子刊《NPG Asia Materials》 4, e6(2012)；http://www.nature.com/doifinder/10.1038/am.2012.10)和用垂直电场打开硅烯能隙《Nano Letters 12，113（2012）》的工作基础上，最近又提出一种新的打开硅烯能隙的方案，即在硅烯上单面吸附金属原子。基于密度泛函理论计算，他们发现：这种表面吸附方法可以在保有硅烯高迁移率的同时，有效地破坏硅烯的对称性，从而打开能隙。能隙的大小可以通过改变吸附浓度加以调节，最高可以达到0.5 eV。通过对钠原子吸附的硅烯场效应管模型的量子输运模拟显示该器件的开关比可高达108，满足高表现逻辑器件的需要。该理论为硅烯作为高表现的场效应管提供了一个新的实现途径。

图１　基于Na吸附的硅烯结构的单门场效应管。(上图) 模型示意图，

(左下图)碱金属吸附打开硅烯能隙以及门压对费米面的调控示意图，（右下图）器件的转移曲线。

相关工作最近发表在自然出版集团新刊《Scientific Reports》上 (Tunable and sizable band gap in silicene by surface adsorption, Scientific Reports 2, 853 (2012); http://www.nature.com/srep/2012/121114/srep00853/full/srep00853), 论文的第一作者是北京大学前沿交叉学科研究院和物理学院的博士生屈贺如歌。合作者有物理学院的高政祥和俞大鹏教授。

此外，该课题组还和日本筑波大学的赤坂健教授，日本分子科学所的永濑茂教授，罗光富博士和王路博士合作，合成和表征了具有较高载流子迁移率的金属富勒烯晶体。相应的研究工作发表于德国应用化学Angewandte Chemie 51，1589 （2012）和美国化学学会会志上J. Am. Chem. Soc. 134, 11681 (2012)。

上述研究工作得到了国家重大研究计划，教育部新世纪人才计划，国家自然科学基金以及人工微结构和介观物理国家重点实验室的支持。

编辑：知远