大尺寸均勻單層MoS2可控制備
單層半導(dǎo)體性過渡族金屬硫?qū)倩衔铮∕X2:MoS2, WS2等)是繼石墨烯之后備受關(guān)注的二維層狀材料。該類材料具有優(yōu)異的電學(xué)性質(zhì)、強(qiáng)的光物相互作用、高效的催化特性等優(yōu)點(diǎn),在光電子學(xué)器件、傳感器件、電催化產(chǎn)氫等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。單層MX2材料的批量制備和高品質(zhì)轉(zhuǎn)移是關(guān)鍵的科學(xué)問題?,F(xiàn)有方法仍面臨著諸多重大挑戰(zhàn),例如, 難以實(shí)現(xiàn)晶圓尺寸的層數(shù)均勻性、單晶疇區(qū)小、生長速度緩慢、生長襯底價格昂貴、轉(zhuǎn)移過程復(fù)雜、容易引入污染物等。 北京大學(xué)研發(fā)課題組是國內(nèi)較早開展相關(guān)研究的課題組之一,在單層MX2材料的可控制備、精密表征和電催化產(chǎn)氫應(yīng)用方面取得了一系列重要進(jìn)展:基于范德華外延的機(jī)理,他們在晶格匹配的云母基底上首次獲得了厘米尺度均勻的單層MoS2(Nano Lett. 13, 3870 (2013));在藍(lán)寶石上獲得了大疇區(qū)單層WS2(ACS Nano 7, 8963(2013));發(fā)展了一種新型的金屬性箔材(Au箔)基底,實(shí)現(xiàn)了疇區(qū)尺寸可調(diào)單層MoS2的制備,借助STM/STS表征技術(shù)建立起了材料原子尺度的形貌/缺陷態(tài)、電子結(jié)構(gòu)和電催化析氫之間的構(gòu)效關(guān)系。
北京大學(xué)
2021-02-01