魏钟鸣Sci. China Phys. Mech. Astron. 特邀综述 | 化学气相沉积方法生长二维材料异质结

化学气相沉积（CVD）的方法生长二维材料异质结是一个重要的研究方向，最 近一篇综述描述了不同生长条件对异质结生长的影响。文章刊登在 SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy 2018 年第 1 期，并入选封面文章。

随着石墨烯的发现，拥有原子级厚度的二维晶体材料受到广泛关注，它们种 类繁多并且经常显示出有别于块体材料的各种独特物理、化学特性。由于二维材 料独特的晶体结构，构筑异质节时其层间是弱的范德华力相互作用，因此其异质 结的生长和制备有别于传统半导体异质结。近年来，从最开始利用转移的方法制 备二维材料异质结，到后来利用化学气相沉积方法直接生长，二维材料异质结的 制备一直是热门的研究方向之一。

图1    不同二维材料的元素分布图

最近，一篇由中国科学院半导体研究所超晶格国家重点实验室魏钟鸣研究员担 任 通 讯 作 者 撰 写 的 综 述 文 章 (Chemical vapor deposition growth of two-dimensional heterojunctions)，作为封面文章发表在SCIENCE CHINA Physics, Mechanics & Astronomy上。文章首先对二维材料异质结制备的发展过程进行了梳 理，之后总结了近几年世界范围内化学气相沉积方法生长二维异质结的研究成 果，归纳了化学气相沉积中不同生长条件对异质结生长的影响。

二维材料对应的块体材料具有明显的层状特性，层内一般是共价键结合，而 层与层之间由范德瓦尔斯相互作用结合在一起。理想二维材料的表面没有悬挂 键，在组成垂直异质结构时不需要考虑晶格失配的问题，这使得二维材料在异质 结方面的应用更加灵活。在实验室可以利用转移的方法获得二维材料异质结构， 但是为了面向更加广泛的应用，寻求高效率、更稳定的制备方法十分必要。利用 化学气相沉积的方法来生长二维材料异质结就是其中一个很好的思路。

化学气相沉积对于生长条件的变化十分敏感，近几年许多研究工作聚焦于各 种生长条件对二维材料异质结生长的影响。这篇综述主要从生长温度、衬底选择、 前驱物选择、晶格失配、载气流速和载气成分几个方向来探讨生长条件对异质结 生长的影响。当改变这些条件时，最终获得异质结的成分和结构都会发生变化。 而且这些生长条件都是相互影响关联的，只有当各个条件都合适的时候才能获得 预期的异质结构。除此之外，文章还提及了利用硫化氧化物或金属薄膜的方法制 备二维材料异质结的研究工作。

今后，还需要大量的研究来解决二维材料异质结制备中的各种问题。除了化 学气相沉积的方法，分子束外延和金属有机气相沉积也是不错的技术选择。

该研究得到国家自然科学基金（批准号：61622406，11674310，61571415， 51502283）、国家重点研发计划（批准号：2017YFA0207500，2016YFB0700700）、 中国科学院“百人计划”、中国科学院/国家外国专家局创新国际团队的资助。

文献链接：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编辑部供稿，材料牛编辑整理。

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