Small Structures:二维转角过渡金属硫族化合物的制备与研究进展

二维过渡金属硫族化合物(TMDs)原子结构多样,能带结构可调、同时具备优异的物理和化学性质,使其在电子学和光电子学器件等诸多领域具有广阔的应用前景。2018年石墨烯“魔角”的实验研究,开启了二维转角时代,为新奇物性如莫特绝缘体和超导电性开启了新的篇章;基于石墨烯的“魔角”研究也逐渐演化到包括TMDs的广泛的二维材料体系,为TMDs的研究注入了新的血液。所以,二维转角TMDs不仅为研究低维凝聚态问题提供了理想的平台,也为实现未来电子和光电器件提供了新的机遇。

近几年,基于二维转角TMDs的研究取得了迅猛发展,然而可控转角TMDs的制备仍是一大科学难题,因此急需对这一研究领域进行全面深入的总结和讨论。鉴于此,新加坡南洋理工大学材料科学与工程学院刘政教授、北京理工大学物理学院周家东教授和中国科学院物理所杨海涛教授等团队系统综述了二维扭曲TMDs的制备、表征与性能的最新研究进展,并为进一步转角TMDs的制备与性质研究等提出相应见解。

该文章首先总结了二维转角TMDs的两种典型制备方法:直接化学气相沉积法和两步堆叠法,并比较了两种制备方法的优劣。魔角石墨烯的制备方法(tear-and-stack)因其较强的可控性和精准度,也在文章中加以介绍。随后,该综述重点介绍了应用于二维转角TMDs研究的常用表征技术,如光致发光光谱、拉曼光谱、透射电子显微镜等。最后,本文总结讨论了由于晶格失配或旋转角度在二维转角TMDs种产生的新的物理/量子现象,如莫尔势能面、层间激子的观测、激子动力学和输运性质、关联电子相等。该综述有助于读者全面快速地了解二维转角TMDs的最新研究进展以及亟待解决的关键问题,为未来二维转角材料的发展及相关量子物理的深入研究提供借鉴。

论文信息:

Recent Advances in Synthesis and Study of 2D Twisted Transition Metal Dichalcogenide Bilayers

Bijun Tang, Bingyu Che, Manzhang Xu, Zhi Peng Ang, Jun Di, Hong-Jun Gao, Haitao Yang*, Jiadong Zhou*, Zheng Liu*

Small Structures

DOI: 10.1002/sstr.202000153