築波大學數理物質系的近藤剛弘副教授、東京工業大學理學院的豐田雅之助教、高知工科大學環境理工學羣的藤田武志教授、東京農工大學研究生院工學研究院的山本明保副教授、名古屋大學工學研究科的德永智春助教，以及高能加速器研究機構的堀場弘司副教授等人組成的研究團隊透過剝離菱面體硫化硼表面的層狀物質，成功生成了硫化硼片。
菱面體硫化硼的穿透電子顯微術影像（供圖：築波大學）
硫化硼片是由硼和硫構成的四層原子厚二維狀物質，理論預測顯示其具有優異的焦熱電特性和儲氫特性，但此前並沒有關於實際合成或觀測到硫化硼片的報告。
研究團隊着眼於硫化硼片出自剝離層狀物質菱面體硫化硼所形成的結構，試製了硫化硼片。近藤副教授說：「此前還沒有母材使用的菱面體硫化硼的論文，所以先合成出菱面體硫化硼這種物質後進行了徹底分析。」
在分析中，首先調查了被選爲起始原料的高純度菱面體硫化硼的合成條件，應答以1：1的原子數比例混合硼和硫，在5.5GPa的高壓狀態下加熱至1873K，然後快速冷卻至室溫可以合成菱面體硫化硼。
接下來，利用穿透電子顯微術觀察菱面體硫化硼發現，樣本主記憶體在被剝離的硫化硼片。堆疊這些薄片發現，帶隙最大會發生1.0eV左右的變化。另外，第一性原理計算顯示，硫化硼片是具有電子有效質量比較輕特性的n型半導體。
此外，研究團隊還利用透明膠帶法剝離菱面體硫化硼，製備出了硫化硼片，利用原子力顯微鏡觀察樣本發現，剝離前厚度約爲130奈米，剝離後形成了厚度只有1奈米（相當於數層原子）的超薄片材。Ⅹ射線光電子能譜顯示，硫化硼片與菱面體硫化硼一樣，硼與硫爲共價鍵性質的鍵合。
作爲器件應用示例，研究團隊製作了可根據照射到物質上的光的波長控制是否產生電流的光電化學開關，發現菱面體硫化硼照射可見光也能導電，而硫化硼片只有在照射紫外光時才導電，由此獲得了具有光開關特性的器件。
近藤副教授表示：「我們的研究發現，此次成功生成的薄片是可以根據堆疊層數的不同來控制帶隙的物質。包括電子材料在内，有望實施多種用途，作爲儲氫以及透過光和熱發揮作用的觸媒，其性能尤其令人期待。」
原文：《科學新聞》
翻譯編輯：JST客觀日本編輯部
