近年来兴起的二维材料，与传统的三维块体材料相比，具有超薄的厚度、强的光-物质相互作用、可调的能带结构、优异的机械特性以及与硅基半导体工艺兼容等显著优势，是构筑下一代集成微纳光电器件的理想载体。目前，利用气相沉积法合成高质量二维晶体通常需要较高的温度，严重阻碍了二维材料与硅基电路的集成，且加剧了能源消耗。因此，探索二维材料的低温生长策略及理解其生长机理对二维材料的实际工业应用至关重要。
近日，我院张礼杰研究员等人针对在二维材料的低温可控生长难题，发展了一种普适性的范德华衬底辅助低温外延生长策略，大幅降低了二维碘化物原子晶体的生长温度，实现了系列二维金属碘化物（ PbI2、CdI2、BiI3、CuI）在较低温度下的可控生长。系统研究了范德华、非范德华衬底对二维碘化物生长的影响，结合 DFT 计算结合 MD 模拟，发现与蓝宝石衬底相比，碘化物分子在二维范德华衬底（石墨烯、二硫化钼等）的吸附能和扩散势垒大幅降低，适当的吸附能与较低的扩散势垒，促使范德华衬底表面晶体的横向生长。揭示了扩散势垒对二维碘化物生长的影响规律，为低温生长高质量二维材料提供了策略和理论指导，该研究成果以“Van der Waals template-assisted low-temperature epitaxial growth of 2D atomic crystals”为题目发表在在材料领域国际权威学术期刊《Advanced Functional Materials》，云鼎国际4118welcome为第一通讯单位，我院张礼杰研究员、王舜教授、麻省理工学院张克难博士后为共同通讯作者，我院研究生牛丽娟、青年教师赵梅博士为共同第一作者。
图1：低温范德华外延生长二维碘化物晶体。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/adfm.202202580.
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