清華新聞網(wǎng)6月2日電（通訊員 蔡正陽）近日，清華-伯克利深圳學(xué)院（以下簡(jiǎn)稱TBSI）成會(huì)明,、劉碧錄團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于“溶解-析出”機(jī)理生長(zhǎng)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(zhǎng)均勻、潔凈的二維過渡金屬硫族化合物”（Dissolution-Precipitation Growth of Uniform and Clean Two Dimensional Transition Metal Dichalcogenides）為題,，發(fā)表于《國(guó)家科學(xué)評(píng)論》（National Science Review）,。
二維過渡金屬硫族化合物（TMDCs）因其優(yōu)異的電學(xué)、光學(xué),、力學(xué)和磁學(xué)性質(zhì),，以及其在電子、光電子和自旋電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用前景,，近年來引起了研究人員的廣泛關(guān)注,。化學(xué)氣相沉積（CVD）是生長(zhǎng)二維材料的重要方法之一,。然而在傳統(tǒng)的CVD生長(zhǎng)過程中,，存在以下兩個(gè)問題：金屬源在空間上的分布不均勻,，這導(dǎo)致不同區(qū)域樣品的成核密度、尺寸,、層數(shù)等不一致,；材料生長(zhǎng)過程中金屬源和非金屬源共享同一擴(kuò)散路徑，這導(dǎo)致表面反應(yīng)和氣相反應(yīng)同時(shí)發(fā)生,，而后者往往會(huì)在生長(zhǎng)的樣品表面沉積副產(chǎn)物,，污染樣品。開發(fā)基于新原理的新生長(zhǎng)方法,，實(shí)現(xiàn)大面積均勻分布,、表面潔凈的二維材料的可控制備，是實(shí)現(xiàn)二維材料在高性能電子和光電子器件領(lǐng)域應(yīng)用的前提,。
成會(huì)明,、劉碧錄團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于“溶解-析出”機(jī)理生長(zhǎng)二維TMDCs的普適方法。與傳統(tǒng)生長(zhǎng)方法不同,，該“溶解-析出”生長(zhǎng)方法將金屬源包裹于玻璃夾層內(nèi),，金屬源在高溫下向玻璃表面擴(kuò)散，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其在襯底表面的均勻供給,；同時(shí)金屬源與非金屬源通過不同的路徑供給,，進(jìn)而將TMDCs的生長(zhǎng)限制于襯底表面，避免了氣相反應(yīng)的發(fā)生和副產(chǎn)物的生成,。
“溶解-析出”生長(zhǎng)方法的設(shè)計(jì)策略及其與傳統(tǒng)CVD方法的對(duì)比
“溶解-析出”生長(zhǎng)的單層二維MoS2在厘米級(jí)襯底上均勻分布
“溶解-析出”生長(zhǎng)的單層二維MoS2具有潔凈的表面和高質(zhì)量
通過結(jié)構(gòu),、電學(xué)和光學(xué)等研究發(fā)現(xiàn)，該“溶解-析出”方法生長(zhǎng)的二維TMDCs具有高的電學(xué)和光學(xué)質(zhì)量,。研究人員發(fā)現(xiàn)該方法也適用于二維WS2,、MoSe2、MoTe2,、MoxW1-xS2合金,、金屬元素?fù)诫s等其他二維材料的生長(zhǎng)，具有很好的普適性,。該“溶解-析出”生長(zhǎng)方法解決了TMDCs生長(zhǎng)過程中金屬源供給不均勻,、反應(yīng)路徑難以控制等問題，對(duì)理解CVD生長(zhǎng)TMDCs過程中的基礎(chǔ)科學(xué)問題和設(shè)計(jì)新型CVD生長(zhǎng)體系具有重要指導(dǎo)意義,，相關(guān)設(shè)計(jì)策略和生長(zhǎng)方法有望拓展至其他材料體系,，進(jìn)一步推動(dòng)二維材料在高性能電子器件等領(lǐng)域的應(yīng)用。
論文共同第一作者為清華-伯克利深圳學(xué)院2016級(jí)博士生蔡正陽,、2018級(jí)碩士生賴泳爵,，通訊作者為成會(huì)明院士和劉碧錄副教授。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金委、科技部,，以及深圳市工信局,、科創(chuàng)委和發(fā)改委等部門支持。
論文鏈接：
https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwaa115/5849031?searchresult=1
供稿：深圳國(guó)際研究生院
編輯：李晨暉
審核：呂婷
