2024年3月19日，Nano Lett.在线发表了美国佐治亚理工学院Chi-Ruei Pan和Mei-Yin Chou
课题组的研究论文，题目为《
Energetically Favored 2D to 3D Transition: Why Silicene Cannot Be Grown on Ag(111)
》。
硅烯（
silicene
）是一种具有与石墨烯相似性质的二维硅单层，由于其与现有技术的兼容性而引起了广泛关注。迄今为止，大多数生长
工
作
都集中在Ag(111)
衬底
上，广泛报道了
低于单层
（ML）的
3×3相。随着覆盖率的增加，√3×√3条纹的频繁出现，这已被各种实验研究提出为
S
i(111)-
√3
×√3-
Ag重构结构。
在此研究中，作者对
Ag(111)
上Si多层薄膜的各种构型进行了第一性原理计算，并研究了它们的能量学和电子结构。
在
低于一
个单层覆盖时，发现3×3相是一种具有特定褶皱条纹的亚稳态结构
，其不能提供如独立硅烯中所需的线性色散。
当覆盖范围超过一个单层时，三维Si体相结构在能量上是有利的，表面表现出√3×√3相
，这与
Si(111)
-√3×√3-Ag中重构的蜂窝状链三聚体模型一致。
具有多层Si的√3×√3相的电子结构也被发现与Si表面上这种重构构型的电子结构相似。计算结果表明，
在完成第一个单层后，Si生长转变为具有三维Si
sp
3
结构的Volmer-Weber模式
，并再现了原始
Ag(111)
，而不是继续Stranski-Krastanov模式。
这种能量上有利的从二维到三维的转变阻碍了理想硅烯体系在Ag(111)上的成功生长。
图1
(a-b) Si(111)-
√3
×
√3
-Ag的蜂窝状链三聚体(HCT)模型的侧视图和俯视图；(c) HCT模型的电子能带结构和表面Si和Ag原子不同轨道的投影能带；(d) 空态和占据态的电荷密度分布等值面和模拟STM图像
图4
(a) Ag(111)上沉积大于1 ML Si覆盖层的可能结构示意图；(b) 计算得到结构中每个硅原子的平均能量
Pan, C. & Chou, M.
Energetically Favored 2D to 3D Transition: Why Silicene Cannot Be Grown on Ag(111)
.
Nano Lett.
,
2024
. https://doi.org/
10.1021/acs.nanolett.4c00140
【其他相关文献】
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Vogt, P., De Padova, P., Quaresima, C. et al. Silicene: Compelling Experimental Evidence for Graphenelike Two-Dimensional Silicon.
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波兰居里夫人大学Nano Lett.: 外延平面硅烯异质结中的狄拉克费米子
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