製備均勻潔淨的二維材料 清華-伯克利深圳團隊的研發實現突破

見圳客戶端·深圳新聞網2020年6月5日訊（見圳客戶端、深圳新聞網記者 金洪竹）近日，記者從清華-伯克利深圳學院獲悉，學校成會明、劉碧錄團隊成功開發基於「溶解-析出」機理生長二維過渡金屬硫族化合物的普適方法。研究成果以《「溶解-析出」法生長均勻、潔淨的二維過渡金屬硫族化合物》為題發表於《國家科學評論》。

圖為「溶解-析出」生長的單層二維MoS2具有潔淨的表面和高質量。

據悉，二維過渡金屬硫族化合物（TMDCs）因其優異的電學、光學、力學和磁學性質，以及其在電子、光電子和自旋電子器件等領域的應用前景，近年來引起了研究人員的廣泛關注。化學氣相沉積（CVD）是生長二維材料的重要方法之一，但其傳統的生長過程存在金屬源在空間上的分布不均、樣品表面沉積副產物等問題。開發基於新原理的新生長方法，實現大面積均勻分布、表面潔淨的二維材料的可控制備，是實現二維材料在高性能電子和光電子器件領域應用的前提。

與傳統生長方法不同，成會明、劉碧錄團隊開發的「溶解-析出」生長方法將金屬源包裹於玻璃夾層內，使金屬源在高溫下向玻璃表面擴散，進而實現在襯底表面的均勻供給。同時，金屬源與非金屬源通過不同的路徑供給，可將TMDCs的生長限制於襯底表面，避免了氣相反應的發生和副產物的生成。

通過結構、電學和光學等研究發現，該「溶解-析出」方法生長的二維TMDCs具有高的電學和光學質量。研究人員發現，此方法也適用於二維WS2、MoSe2、MoTe2、MoxW1-xS2合金、金屬元素摻雜等其他二維材料的生長，具有很好的普適性，解決了TMDCs生長過程中金屬源供給不均勻，反應路徑難以控制等問題。

研發團隊表示，相關設計策略和生長方法有望拓展至其他材料體系，從而進一步推動二維材料在高性能電子器件等領域的應用。