【国际论文】通过高剪切薄膜法合成部分氧化镓铟复合二维片层

        由澳大利亚弗林德斯大学等研究团队于科学期刊《Wiley Online Library》发布的一篇名为High Shear Thin Film Synthesis of Partially Oxidized Gallium and Indium Composite 2D Sheets（通过高剪切薄膜法合成部分氧化镓铟复合二维片层）的论文文章。

内容摘要

        随着硅基器件的进一步微型化，降低电阻对其至关重要。二维材料为提高导电性同时减小器件尺寸提供了机会。本文开发了一种可扩展、环保的方法，用于从两种金属的共晶熔体中制备厚度最小可达10nm的部分氧化镓铟片层。采用漩涡流体装置剥离熔体的平面/波纹氧化皮层，使用俄歇谱学确定了片层中的组成变化。从应用角度看，氧化镓铟片层减小了铂和硅（半导体）等金属之间的接触电阻。铂原子力显微镜探针和Si-H衬底之间的C-V测量表明，电流从整流器转变为高导电欧姆接触。这些特性为控制纳米尺度下的Si表面特性提供了新机会，并使新材料与Si平台集成成为可能。

图1. a) 在VFD中薄膜n-丙醇中的高剪切拓扑流动；由科里奥利力生成的旋转流形成了管道的半球形底部，由穿过薄膜的法拉第波引起的涡旋生成的双螺旋流被弯曲的管道上的科里奥利力扭曲；旋转流形成的开始伴随着混合时间的突然减少，并且在法拉第波形成时略微增加，如(b)中所示，它代表了θ=45°时n-丙醇在半球形管中的特征；混合时间是将染料滴加到管底的n-丙醇中并混合到管的一半的时间。c) 提出的剥离机制。1. 低压区来自于高剪切流体流在共晶熔体上方的旋转流，该共晶熔体被离心力压在石英管上。2. 最初的镓氧化物层剥离，由于液态表面的横向力以及来自旋转流中心的低压区的上升和扭曲。3. 金属合金表面暴露在n-丙醇中氧化。4. 形成的分层结构，共晶熔体上方为富含铟的层，夹在两层镓氧化物之间。

图2. a）剥离材料的扫描电镜图像。b）在直径为20mm的石英管（内径为17.5mm），长度为18.5cm的VFD中形成的由85.8％Ga和14.2％In的共晶熔体形成的波纹状2D薄片的AFM图像，θ为45°，ω为7000 rpm。c）（b）中2D薄片的AFM高度图像。d）In / Ga共晶熔体的拉曼光谱（红色）和VFD剥离的薄片的拉曼光谱（蓝色）。e）在（d）记录的拉曼光谱下的In / Ga薄片的光学图像。