锡烯又称单层锡原子,具有类似石墨烯的二维蜂窝状结构,是一种新型量子材料。锡烯的晶体结构基于金刚石结构的α-锡,由于其不属于层状结构,无法使用机械剥离方法制得,因此生产技术壁垒极高。与石墨烯、硅锡、锗烯等二维材料相比,锡烯键长更长,导电性能更优,有望成为全球首个能在常温下导电率达到100.0%的超级材料。
根据新思界产业研究中心发布的《
2022年全球锡烯行业市场现状调研报告》显示,锡烯制备方法主要为分子束外延法,需将锡烯原材料置于超高真空腔内,通过辉光放电离子化、高温蒸发、电子束加热蒸发等方法,使其产生分子束流,最终在贵金属衬底上生成单层锡烯。2015年我国首次实现利用分子束外延生长技术制备锡烯二维晶体薄膜,2018年分子束外延技术已能够成功制备出具有拉伸晶格结构的单层锡烯,目前分子束外延法已成为锡烯主流制备方法。
锡烯具有室温下无耗散导电和拓扑超导性等优势,能够实现室温下无能量损耗的电子输运,高集成度电子器件有望成为锡烯主要应用领域。据中国半导体行业协会统计数据显示,2021年我国集成电路产业销售额为10458.3亿元,同比增长18.2%。锡烯能够实现对电路板晶体管中硅的完全替代,随着我国集成电路技术不断升级,其应用领域对集成度要求将不断提高,锡烯作为新型材料将拥有广阔发展前景。与此同时,锡烯还可借助超导态下的稳定电子配对和量子相干效应,在新一代量子计算机中获得广泛应用。
目前,锡烯处于实验室研发阶段,行业尚未实现商业化发展。清华大学、上海交通大学、美国能源部下属的SLAC国家加速器实验室以及斯坦福大学为锡烯主要研究机构。2022年,上海交通大学物理与天文学院贾金锋实验团队与中国科学技术大学张振宇、崔萍课题组开展合作,基于分子束外延技术,实现了锡烯拓扑边缘态和超导共存,为在多层锡烯体系中构建一维拓扑超导奠定基础。
新思界
行业分析人士表示,作为新型二维材料,锡烯应用前景广阔,随着研发技术不断创新突破,锡烯应用范围将有所扩大,行业有望实现商业化发展。锡烯行业技术壁垒较高,近年来我国众多科研团队努力在锡烯材料研究上取得新进展,这对行业发展具有积极影响。