开门红！天大、燕大、北工大，同日发表发Nature

1月3日，天津大学、燕山大学和北京工业大学分别在全球顶级科研期刊《Nature》发表最新研究成果！

天津大学

1月3日，天津大学马雷及Walt A. de Heer教授作为共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Nature》在线发表题为“Ultrahigh-mobility semiconducting epitaxial graphene on silicon carbide”的研究论文。天津大学赵健，纪佩璇，李雅奇和李睿为共同第一作者。

科研团队成功地攻克了长期以来阻碍石墨烯电子学发展的关键技术难题，打开了石墨烯带隙，实现了从“0”到“1”的突破，这一突破被认为是开启石墨烯芯片制造领域大门的重要里程碑。

图（a）SEG的低温原子分辨扫描隧道显微镜（STM）图像；（b）SEG的低温扫描隧道谱（STS）；（c）SEG的低能电子衍射（LEED）图；（d）50 µm×50 µm区域的拉曼光谱图；（e）温度和迁移率的关系，最高5500 cm2V-1s-1；（f）器件的转移特性曲线，开关比可达104；（g）输运机制转变示意图；（h）无缝SEG/QFSG结构。

石墨烯，作为首个被发现可在室温下稳定存在的二维材料，其独特的狄拉克锥能带结构，导致了零带隙的特性。“零带隙”特性正是困扰石墨烯研究者数十年的难题。如何打开带隙，成为开启“石墨烯电子学”大门的“关键钥匙”。

天津大学天津纳米颗粒与纳米系统国际研究中心的马雷教授研究团队通过对外延石墨烯生长过程的精确调控，成功地在石墨烯中引入了带隙，创造了一种新型稳定的半导体石墨烯。这项前沿科技通过对生长环境的温度、时间及气体流量进行严格控制，确保了碳原子在碳化硅衬底上能形成高度有序的结构。这种半导体石墨烯的电子迁移率远超硅材料，表现出了十倍于硅的性能，并且拥有硅材料所不具备的独特性质。

该项研究实现了三方面技术革新，首先，采用创新的准平衡退火方法，该方法制备的超大单层单晶畴半导体外延石墨烯（SEG），具有生长面积大、均匀性高，工艺流程简单、成本低廉等优势，弥补了传统生产工艺的不足；第二，该方法制备的半导体石墨烯，拥有约600 meV带隙以及高达5500 cm2V-1s-1的室温霍尔迁移率，优于目前所有二维晶体至少一个数量级；最后，以该半导体外延石墨烯制备的场效应晶体管开关比高达104，基本满足了现在的工业化应用需求。

燕山大学

1月3日，燕山大学田永君、徐波及胡文涛作为共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Nature》在线发表题为“Structural transition and migration of incoherent twin boundary in diamond”的研究论文。仝柯博士后、张祥和李子鹤博士为共同第一作者，胡文涛研究员。

研究团队在室温条件下实现了原子分辨的金刚石晶界结构转变和迁移过程的原位观测，揭示了金刚石非共格孪晶界(ITB)的结构特征、原子迁移和界面稳定化的微观机制。

这项工作不仅揭示了晶界的构型、相变和迁移与材料化学键 类型的关联，而且还加深了人们对纳米孪晶金刚石持续硬化行为的理解。该工作得到国家自然科学基金(U20A20238, 52288102, 52090020, 91963203)、国家重点研发计划(2018YFA0703400, 2018YFA0305904)、河北省自然科学基金(E2022203109）等项目的资助。

北京工业大学

2024年1月4日，北京工业大学材料科学与工程学院韩晓东教授、毛圣成研究员为共同通讯作者在全球顶级科研期刊《Nature》在线发表题为 “Negative mixing enthalpy solid solutionsdeliver high strength and ductility”的研究成果。北京工业大学助理研究员安子冰为第一作者。

这是北工大以第一完成单位在《Nature》上发表的首篇论文，标志着学校在高强韧合金设计与原子尺度强韧化机理方面取得重要科研进展。

编辑、审核：大可

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