魏鐘鳴Sci. China Phys. Mech. Astron. 特邀綜述 | 化學氣相沉積方法生長二維材料異質結

化學氣相沉積（CVD）的方法生長二維材料異質結是一個重要的研究方向，最 近一篇綜述描述了不同生長條件對異質結生長的影響。文章刊登在 SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy 2018 年第 1 期，并入選封面文章。

隨著石墨烯的發現，擁有原子級厚度的二維晶體材料受到廣泛關注，它們種 類繁多并且經常顯示出有別于塊體材料的各種獨特物理、化學特性。由于二維材 料獨特的晶體結構，構筑異質節時其層間是弱的范德華力相互作用，因此其異質 結的生長和制備有別于傳統半導體異質結。近年來，從最開始利用轉移的方法制 備二維材料異質結，到后來利用化學氣相沉積方法直接生長，二維材料異質結的 制備一直是熱門的研究方向之一。

圖1??? 不同二維材料的元素分布圖

最近，一篇由中國科學院半導體研究所超晶格國家重點實驗室魏鐘鳴研究員擔 任 通 訊 作 者 撰 寫 的 綜 述 文 章 (Chemical vapor deposition growth of?two-dimensional heterojunctions)，作為封面文章發表在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy上。文章首先對二維材料異質結制備的發展過程進行了梳 理，之后總結了近幾年世界范圍內化學氣相沉積方法生長二維異質結的研究成 果，歸納了化學氣相沉積中不同生長條件對異質結生長的影響。

二維材料對應的塊體材料具有明顯的層狀特性，層內一般是共價鍵結合，而 層與層之間由范德瓦爾斯相互作用結合在一起。理想二維材料的表面沒有懸掛 鍵，在組成垂直異質結構時不需要考慮晶格失配的問題，這使得二維材料在異質 結方面的應用更加靈活。在實驗室可以利用轉移的方法獲得二維材料異質結構， 但是為了面向更加廣泛的應用，尋求高效率、更穩定的制備方法十分必要。利用 化學氣相沉積的方法來生長二維材料異質結就是其中一個很好的思路。

化學氣相沉積對于生長條件的變化十分敏感，近幾年許多研究工作聚焦于各 種生長條件對二維材料異質結生長的影響。這篇綜述主要從生長溫度、襯底選擇、 前驅物選擇、晶格失配、載氣流速和載氣成分幾個方向來探討生長條件對異質結 生長的影響。當改變這些條件時，最終獲得異質結的成分和結構都會發生變化。 而且這些生長條件都是相互影響關聯的，只有當各個條件都合適的時候才能獲得 預期的異質結構。除此之外，文章還提及了利用硫化氧化物或金屬薄膜的方法制 備二維材料異質結的研究工作。

今后，還需要大量的研究來解決二維材料異質結制備中的各種問題。除了化 學氣相沉積的方法，分子束外延和金屬有機氣相沉積也是不錯的技術選擇。

該研究得到國家自然科學基金（批準號：61622406，11674310，61571415， 51502283）、國家重點研發計劃（批準號：2017YFA0207500，2016YFB0700700）、 中國科學院“百人計劃”、中國科學院/國家外國專家局創新國際團隊的資助。

文獻鏈接：Yu ?Cui, ?Bo ?Li, ?Jingbo ?Li, ?and ?Zhongming ?Wei, ?Chemical ?vapor ?deposition ?growth ?of two-dimensional heterojunctions, SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy, 2018, vol. 61, No.1, 016801

本文由SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy編輯部供稿，材料牛編輯整理。

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