二维材料及其异质结的精准构筑

冯懿辰, 周振佳, 李骏, 高力波 (南京大学物理学院, 固体微结构物理国家重点实验室, 人工微结构科学与技术协同创新中心)

摘要:二维材料因其原子级厚度和独特物理化学性质, 在半导体工业、量子计算等多个领域展现出巨大潜力. 二维材料异质结由不同种类二维材料经范德华作用组合, 其任意堆叠的特性进一步扩展了二维材料应用前景. 因此,在二维材料的产业化进程中, 二维材料及其异质结的精准构筑成为关键因素. 然而, 晶圆级、高平整度、高质量的二维材料及其异质结的制备依然面临着严峻挑战. 本文具体分析了当前二维材料制备的瓶颈和难点, 详细综述了近年来本课题组在二维材料精准构筑领域的最新研究成果, 主要包括质子辅助处理、完全自限制生长、“平整对平整”叠层转移、“由高到低”堆垛生长等创新策略, 成功实现了二维材料及其异质结的精准可控制备. 最后, 本文对未来研究方向进行了展望. 我们认为这些开创性方法的提出与实现将进一步提升石墨烯、过渡金属硫族化合物等二维材料及其异质结的先进制备水平, 拓展二维材料应用前景, 加速二维材料从实验室研发到工业大规模生产的转化进程.

关键词:二维材料, 异质结, 晶圆级, 石墨烯, 过渡金属硫族化合物, 化学气相沉积