高性能单层二硫化钨

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纽约大学理工学院的研究人员开创了一种用于生长具有超高性能的原子尺度电子材料的技术。电学与计算机工程助教Davood Shahrjerdi和博士生Abdullah Alharbi 在Applied Physics Letters上发表的文章中消息阐述了这一用于合成大片高性能单层二硫化钨的技术，二硫化钨是具有广泛的电子和光电应用前景的合成材料。

Shahrjerdi说：“我们开发了专门的反应器结合化学气相沉积法来生长这种材料，并做了一些细微但关键的改变来改善反应器的设计和自身生长过程。我们发现，我们可以生产出原来只停留在纸上的高质量单层二硫化钨。这是极其关键的一步，这使得这项研究可用于开发下一代晶体管、可穿戴式电子产品，甚至是柔性生物医学设备等。”

自从第一个二维材料石墨烯在实验中被发现，人们已经对二维电子材料研究了数十年。石墨烯和类似的二维材料都是只有一个原子的厚度，又被叫做单层材料，它们的厚度比一张纸的厚度小了几百上千倍。这些二维材料有巨大的优势和潜力，即很高的柔性，强度和导电性，但将它们用于实际还是很有挑战性的。

石墨烯（单层碳原子）已在晶体管领域被研究很久了，但其缺乏能带隙为半导体应用带来了困难。Shahrjerdi解释说：“你不能关闭石墨烯晶体管。”与石墨烯不同，二硫化钨具有相当大的能带隙，而且它还显示出了新的属性：当原子层的数目增加时能带隙变得可调，并在单原子层厚度时它可以强烈吸收和发射光，使其在光电子、传感和柔性电子器件等领域成为理想选择。

为单原子层材料的开发所作出的努力往往会受到材料自身缺陷的影响，杂质和结构失调可以影响半导体中载流子的迁移率。Shahrjerdi和他的学生通过除去生长促进剂并使用氮气而非氩气作为载气的方式，成功地减少了结构失调。

Shahrjerdi指出，材料的综合测试表明单层二硫化钨的载流子迁移率是迄今为止的最高值。他说：“这对我们这些在这个领域研究的人来说，是一个非常令人兴奋的进展。”

原文链接：Nano-Scale Electronics Score Laboratory Victory

文献链接：Electronic properties of monolayer tungsten disulfide grown by chemical vapor deposition

本文由材料人编辑部丁菲菲提供素材，赵玲编译，点我加入编辑部。

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