制备均匀洁净的二维材料 清华-伯克利深圳团队的研发实现突破

见圳客户端·深圳新闻网2020年6月5日讯（见圳客户端、深圳新闻网记者 金洪竹）近日，记者从清华-伯克利深圳学院获悉，学校成会明、刘碧录团队成功开发基于“溶解-析出”机理生长二维过渡金属硫族化合物的普适方法。研究成果以《“溶解-析出”法生长均匀、洁净的二维过渡金属硫族化合物》为题发表于《国家科学评论》。

图为“溶解-析出”生长的单层二维MoS2具有洁净的表面和高质量。

据悉，二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）因其优异的电学、光学、力学和磁学性质，以及其在电子、光电子和自旋电子器件等领域的应用前景，近年来引起了研究人员的广泛关注。化学气相沉积（CVD）是生长二维材料的重要方法之一，但其传统的生长过程存在金属源在空间上的分布不均、样品表面沉积副产物等问题。开发基于新原理的新生长方法，实现大面积均匀分布、表面洁净的二维材料的可控制备，是实现二维材料在高性能电子和光电子器件领域应用的前提。

与传统生长方法不同，成会明、刘碧录团队开发的“溶解-析出”生长方法将金属源包裹于玻璃夹层内，使金属源在高温下向玻璃表面扩散，进而实现在衬底表面的均匀供给。同时，金属源与非金属源通过不同的路径供给，可将TMDCs的生长限制于衬底表面，避免了气相反应的发生和副产物的生成。

通过结构、电学和光学等研究发现，该“溶解-析出”方法生长的二维TMDCs具有高的电学和光学质量。研究人员发现，此方法也适用于二维WS2、MoSe2、MoTe2、MoxW1-xS2合金、金属元素掺杂等其他二维材料的生长，具有很好的普适性，解决了TMDCs生长过程中金属源供给不均匀，反应路径难以控制等问题。

研发团队表示，相关设计策略和生长方法有望拓展至其他材料体系，从而进一步推动二维材料在高性能电子器件等领域的应用。