الجرمانيوم

الجرمانيوم مادة تتكون من طبقة واحدة من ذرات الجرمانيوم . ^{[ 2 ]} تُصنع هذه المادة بعملية مشابهة لعملية تصنيع السيليسين والجرافين ، حيث يُستخدم فراغ عالٍ ودرجة حرارة عالية لترسيب طبقة من ذرات الجرمانيوم على ركيزة. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} وقد كشفت الأغشية الرقيقة عالية الجودة من الجرمانيوم عن هياكل ثنائية الأبعاد غير عادية ذات خصائص إلكترونية جديدة، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات أجهزة أشباه الموصلات وأبحاث علوم المواد .

في سبتمبر 2014، أفاد جي. لي لاي وآخرون بترسيب طبقة رقيقة ثنائية الأبعاد متعددة الأطوار، ذات سمك ذرة واحدة، باستخدام تقنية الترسيب الجزيئي الشعاعي على سطح ذهبي ضمن شبكة بلورية ذات مؤشرات ميلر (111). وقد تم تأكيد البنية باستخدام مجهر المسح النفقي (STM)، الذي كشف عن بنية قرص العسل شبه المسطحة. ^{[ 5 ]}

لقد قدمنا ​​أدلة دامغة على نشأة الجرمانيوم شبه المسطح - وهو شكل جديد اصطناعي من أشكال الجرمانيوم لا يوجد في الطبيعة. إنه قريب جديد للجرافين.

تم الحصول على تأكيد إضافي من خلال القياسات الطيفية وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية . وقد أدى تطوير أغشية أحادية الذرة عالية الجودة وشبه مسطحة إلى التكهن بأن الجرمانيوم قد يحل محل الجرافين، أو على الأقل يضيف خصائص بديلة إلى الخصائص الجديدة للمواد النانوية ذات الصلة. ^{[ 2 ] [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}

أفاد بامبوليس وآخرون ^{[ 10 ]} بتكوّن الجرمانيوم على الطبقة الخارجية لبلورات Ge₂Pt _{النانوية} . تُظهر صور المجهر النفقي الماسح (STM) للجرمانيوم على بلورات Ge₂Pt _{النانوية} بنيةً سداسيةً مُلتوية. تتكون هذه الشبكة السداسية من شبكتين فرعيتين سداسيتين مُزاحتين بمقدار 0.2 أنغستروم عموديًا بالنسبة لبعضهما البعض. وُجد أن المسافة بين أقرب ذرتين متجاورتين تبلغ 2.5 ± 0.1 أنغستروم، وهو ما يتوافق تقريبًا مع المسافة بين ذرات الجرمانيوم في الجرمانيوم.

استنادًا إلى ملاحظات المجهر النفقي الماسح وحسابات نظرية الكثافة الوظيفية، تم الإبلاغ عن تكوّن شكل أكثر تشوهًا من الجرمانيوم على البلاتين . ^{[ 5 ] [ 11 ]} كما تم إثبات النمو المتناحي لبلورات الجرمانيوم على GaAs (0001)، وتشير الحسابات إلى أن التفاعلات الدنيا تسمح بإزالة الجرمانيوم بسهولة من هذه الركيزة. ^{[ 12 ]}

يُوصَف تركيب الجرمانيوم بأنه " صفيحة نانوية ثنائية الأبعاد مُجعّدة تُشبه الجرافين من المجموعة الرابعة ". ^{[ 13 ]} يؤدي امتزاز المزيد من الجرمانيوم على الصفيحة الشبيهة بالجرافين إلى تكوين وحدات " دمبل "، تحتوي كل منها على ذرتين من الجرمانيوم خارج المستوى، واحدة على كل جانب من جوانبه. تتجاذب هذه الوحدات فيما بينها. قد تؤدي الترتيبات المتكررة دوريًا لهياكل الدمبل إلى أطوار مستقرة إضافية من الجرمانيوم، ذات خصائص إلكترونية ومغناطيسية متغيرة. ^{[ 14 ]}

في أكتوبر 2018، أفاد جونجي يوهارا وآخرون بإمكانية تحضير الجرمانيوم بسهولة باستخدام طريقة الفصل، وذلك بترسيب طبقة رقيقة من الفضة على ركيزة من الجرمانيوم، وتحقيق نموه المتناحي في الموقع. ^{[ 15 ]} يُعتبر نمو الجرمانيوم، على غرار الجرافين والسيليسين، باستخدام طريقة الفصل، ذا أهمية تقنية بالغة لتسهيل تصنيع ونقل هذه المادة الإلكترونية ثنائية الأبعاد الواعدة.

تم تحديد الخصائص الإلكترونية والبصرية للجرمانين باستخدام حسابات ab initio ، ^{[ 16 ]} والخصائص البنيوية والإلكترونية باستخدام مبادئ أولية. ^{[ 17 ] [ 18 ]} هذه الخصائص تجعل المادة مناسبة للاستخدام في قناة ترانزستور تأثير المجال عالي الأداء ^{[ 19 ]} ، وقد أثارت نقاشًا حول استخدام الطبقات الأحادية للعناصر في أجهزة إلكترونية أخرى. ^{[ 20 ]} الخصائص الإلكترونية للجرمانين غير عادية، وتوفر فرصة نادرة لاختبار خصائص فرميونات ديراك . ^{[ 21 ] [ 22 ]} لا يمتلك الجرمانين فجوة نطاق ، ولكن إضافة ذرة هيدروجين إلى كل ذرة جرمانيوم تُنشئ واحدة. ^{[ 23 ]} تشترك هذه الخصائص غير العادية ^{عمومًا مع} الجرافين والسيليسين والجرمانين والستانين والبلومبين . ^[ 22 ^{] [ 24 ] [ 25} ] ^{[ 26 ]}

• تعرف على الجرمانيوم، ابن عم الجرافين الجديد المثير
• يستخدم العلماء ركيزة ذهبية لإنماء الجرمانيوم، وهو نوع من أنواع الجرافين.
• شجرة عائلة الجرافين؟ ظهور الجرمانيوم
• ليو، تشنغ تشنغ (1 يناير 2011). "تأثير هول الكمومي الدوراني في السيليسين والجرمانيوم ثنائي الأبعاد". رسائل المراجعة الفيزيائية . 107 (7) 076802. arXiv : 1104.1290 . Bibcode : 2011PhRvL.107g6802L . doi : 10.1103/ PhysRevLett.107.076802 . PMID 21902414. S2CID 16967564 .  
• ليو، تشنغ-تشنغ (1 يناير 2011). "هاميلتوني فعال منخفض الطاقة يتضمن اقتران الدوران المداري في السيليسين والجرمانيوم والقصدير ثنائي الأبعاد". مجلة Physical Review B. 84 ( 19) 195430. arXiv : 1108.2933 . Bibcode : 2011PhRvB..84s5430L . doi : 10.1103/PhysRevB.84.195430 . S2CID 44216872 . 
• موقع المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (2015) ، مؤرشف بتاريخ 14 أبريل 2021 في أرشيف الإنترنت (Wayback Machine).
• موقع المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (2017)