С момента появления графена семейство двумерных материалов с атомной толщиной (например, переходные металлические сульфиды, черный фосфор, шестигранный нитрид бора и т. Д.) вызвало глобальный исследовательский бум из - за его электрических, оптических, тепловых и механических свойств. Тем не менее, как достичь высокого качества, больших площадей и контролируемой готовности этих материалов является основной проблемой и передовой областью, которая продвигает их от фундаментальных исследований к практическому применению.

В настоящее время подготовка двумерных материалов в основном следует двум техническим маршрутам « сверху вниз» и « снизу вверх», каждая из которых имеет свои особенности и сценарии применения:

I. Метод & quot; сверху вниз & quot;: механическая и жидкая вскрыша

1. Механическая отслаивание: многократное отслаивание от блочного кристалла с использованием ленты позволяет получить двухмерную материальную пленку высокого качества, но с небольшими размерами и крайне низкой производительностью, в основном для фундаментальных физических исследований.

2. Изоляция из жидкой фазы: материал блока в конкретном растворителе с помощью ультразвука или силы сдвига рассеивается в слой, может обеспечить большую производительность, подходит для композитных материалов, подготовки крахмала, но полученная толщина слоя неравномерна и имеет больше дефектов.

II. Метод & quot; снизу вверх & quot;: химические осаждения в газовой фазе

Это наиболее перспективный путь к крупномасштабной и высококачественной подготовке двумерных материалов. Принцип заключается в том, что на высокотемпературной подложке (например, медная фольга, сапфир) химические реакции газов - предшественников (таких как метан, металлические органические источники) делают атомы на поверхности подложки « на месте » в ядро и растут в двумерную пленку.

Преимущество технологии CVD заключается в том, что она может готовить монокристаллические или высококачественные поликристаллические пленки с кристаллическим кругом, которые могут быть непосредственно совместимы с существующими полупроводниковыми процессами и закладывают основу для построения будущих электронных устройств. Продвинутая технология CVD также может эффективно снижать температуру роста с помощью плазмы и расширять диапазон выбора подложки.

Несмотря на значительный прогресс, контролируемая подготовка двумерных материалов по - прежнему сталкивается с рядом проблем:

1. Крупномасштабная монокристаллическая подготовка: ключевая проблема заключается в том, как добиться роста монокристаллической пленки больших размеров и бескристаллических границ на немонокристаллической подложке.

2. Точное управление количеством слоев: достижение равномерного, контролируемого роста определенного количества слоев (особенно одного слоя) остается горячей точкой для исследований.

Технология неразрушающей передачи: высококачественный перенос выращенного двумерного материала на целевую функциональную подложку без повреждения или загрязнения является узким местом в подготовке устройства.

Разработка и масштабирование новых материалов: изучение новых двумерных материалов, выходящих за рамки MoSneneneed, и разработка методов их масштабируемой подготовки.

Двумерная технология подготовки материалов - это мост, соединяющий ее магическую природу с практическим применением. В настоящее время область переходит от первоначальных исследований к точному контролю, от небольших лабораторных образцов к промышленному массовому производству. Каждый прорыв в технологии подготовки откроет новые двери для применения двумерных материалов в области электроники, фотоэлектроники и гибких устройств следующего поколения.