在石墨烯被發(fā)現(xiàn)之后，更多的二維材料被研制出來，其中以MoS2、WS2等為代表的過渡金屬硫化物引起了國際學(xué)術(shù)界的高度關(guān)注。

?

其本身的半導(dǎo)體性質(zhì)以及隨著層數(shù)減薄的由間接帶隙轉(zhuǎn)變直接帶隙半導(dǎo)體的特性，為人們提供了一種從原子層尺度調(diào)控材料物性的手段，極大的豐富了二維材料與器件的內(nèi)涵?；诙S過渡金屬硫化物的新材料、新機(jī)理、新方法、新技術(shù)、新器件的研究不斷取得突破，在電子學(xué)、光電子學(xué)等信息領(lǐng)域和能量轉(zhuǎn)化、能量存貯等能源領(lǐng)域具有誘人的前景，成為了當(dāng)今國際上研究的前沿和熱點(diǎn)。

?

要實(shí)現(xiàn)二維過渡金屬硫化物在器件中的實(shí)際應(yīng)用，高質(zhì)量材料的精準(zhǔn)制備是保證器件應(yīng)用的基礎(chǔ)。如何通過低成本的方式對二維過渡金屬硫化物實(shí)現(xiàn)層數(shù)、形貌、尺寸等的全面控制和精準(zhǔn)制備，是領(lǐng)域內(nèi)一直面臨的難題。

?

近日，東南大學(xué)物理學(xué)院呂俊鵬教授和倪振華教授課題組在二維材料精準(zhǔn)制備方面取得重要進(jìn)展，探明了影響二維過渡金屬硫化物生長的關(guān)鍵因素，相關(guān)研究成果以“Sulfur-Mastery: Precise Synthesis of 2D Transition Metal Dichalcogenides”為題發(fā)表在材料學(xué)領(lǐng)域重要刊物Advanced Functional Materials上。

?

在本工作中，呂俊鵬教授和倪振華教授課題組系統(tǒng)的研究了CVD制備方法中影響WS2生長的各種因素。

?

研究結(jié)果表明，硫元素的供給狀態(tài)是決定WS2精準(zhǔn)制備的關(guān)鍵因素。通過對硫供給速率、供給量和供給時長的控制，可以對WS2的層數(shù)、形貌和尺寸實(shí)現(xiàn)靈活調(diào)控。

?

層數(shù)控制上可實(shí)現(xiàn)1-4層的可控生長，并驗(yàn)證了層數(shù)依賴的場效應(yīng)遷移率的變化；

?

形貌上可實(shí)現(xiàn)等邊三角形到六邊形的過渡和自由轉(zhuǎn)換，并由此實(shí)現(xiàn)了熒光圖案化；

?

尺寸上最大可制備約600微米的單層薄膜，基于大面積樣品制備了光電探測器陣列。

?

?

本工作為二維材料精準(zhǔn)制備提供了新的思路，有利于促進(jìn)二維過度金屬硫化物在光電器件中的應(yīng)用。

?

本文第一作者為東南大學(xué)物理學(xué)院博士生Amina Zafar，呂俊鵬教授和倪振華教授為共同通訊作者。

?

Zafar A, Zafar Z, Zhao W, et al. Sulfur‐Mastery: Precise Synthesis of 2D Transition Metal Dichalcogenides[J]. Advanced Functional Materials, 2019: 1809261. MLA