??近日，湖南大學潘安練教授團隊在《Advanced Materials》（IF=21.950）發(fā)表題為“Rational Kinetics Control toward Universal Growth of 2D Vertically Stacked Heterostructures”的研究論文。課題組博士研究生李方、物電院馮頁新副教授、材料學院李梓維副教授、材料學院馬超教授為論文的共同第一作者，潘安練教授為通訊作者。

二維過渡金屬硫族化合物（TMDCs）具有獨特的光子和光電子性質(zhì)，其構成的二維異質(zhì)結體系，對未來新型超薄光電子器件的基礎研究和潛在應用具有重要意義。目前，關于二維垂直異質(zhì)結的制備技術主要是機械剝離及重組技術，也有少量報道，利用化學氣相沉積方法可以實現(xiàn)部分二維垂直異質(zhì)結的調(diào)控生長。二維異質(zhì)結材料的可控生長技術仍面臨著諸多挑戰(zhàn)，如異質(zhì)結外延生長方向難于控制、高溫生長導致的基底材料原子替換和熱分解現(xiàn)象嚴重、原子級陡峭的異質(zhì)結界面難于精準合成、分子動力學生長機制不清晰等。因此，探究和理解二維垂直異質(zhì)結的微觀動力學生長過程，發(fā)展一種普適性的生長方法，并在實驗上實現(xiàn)精準的生長與合成，對該領域發(fā)展迫切需要解決的難題。

圖2. 二維異質(zhì)結微觀動力學生長過程

研究團隊在氣相生長過程中，通過引入低熔點鹽類化合物，精準控制生長源之間的比例，在低生長溫度下，實現(xiàn)了二維異質(zhì)結從面內(nèi)生長到垂直堆垛生長的可控結構演變。結合第一性原理理論計算，深入理解了垂直異質(zhì)結的微觀生長機制，發(fā)現(xiàn)高擴散勢壘的前驅(qū)體分子有助于在二維基底材料表面垂直成核，最終實現(xiàn)垂直堆垛的異質(zhì)結生長?；趯ιL機理的認知，研究者在低溫下實現(xiàn)了一系列具有高質(zhì)量且無合金化的二維垂直異質(zhì)結的可控生長，將原有報道的垂直異質(zhì)結材料體系（MoS2/WS2），拓展到了更大的應用范圍（MoS2/WS2, WSe2/MoSe2, WS2/MoSe2, WS2/WSe2, MoS2/MoSe2, MoS2/WSe2, WS2/NbS2, MoS2/NbS2）。

該研究工作不僅為二維垂直異質(zhì)結的普適性生長提供了重要的理論支持，并極大地促進了二維材料異質(zhì)結的合成技術發(fā)展，為未來基于二維材料的新型光電子器件的應用提供了重要的材料平臺。

圖3. 二維垂直異質(zhì)結的可控構筑

上述研究得到國家自然科學杰出青年基金、國家自然科學基金面上項目、國家自然科學基金海外及港澳學者合作研究基金、湖南省自然科學優(yōu)秀青年基金等項目的支持。

文章詳見鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901351