王盼 宗易昕 文宏玉 夏建白 魏钟鸣†

1) (中国科学院半导体研究所, 半导体超晶格国家重点实验室, 北京 100083)

2) (中国科学院大学, 材料与光电研究中心, 北京 100049)

1 引 言

自2004 年以来, 石墨烯的发现为超薄二维(2D)材料的研究开辟了新领域[1].蓬勃发展的2D材料, 例如六方氮化硼(h-BN)[2,3], 过渡金属硫化物(TMDs)[4-10], 单元素烯(例如硅烯、锗烯、硼烯、磷烯、砷烯、锑烯、铋烯、碲烯等)[11-25], 过渡金属碳化物/氮化物(Mxenes)[26-30]、钙钛矿[31,32]、过渡金属氧化物和金属卤化物等由于其独特的物理和化学特性, 近年来在光电、传感器、催化、电池、生物医学等领域受到巨大关注[33-50].在这些材料中, 分子式为MX2的TMDs 在实验和理论研究中都受到了广泛的关注[51], 这得益于它们的一些非凡的物理性质, 例如, 由反演对称破缺引起的简并但不等价的能谷, 由过渡金属原子的强自旋轨道耦合(SOC)引起的价带顶处相当大的自旋劈裂, 以及不同的光激发圆偏振.这些与其他原子级薄层材料的重要区别为MX2在谷电子学、自旋电子学、光电子学等的研究中提供了独特优势[52-55].实验上已经通过自下而上和自上而下的方法制备了多种2D材料及其衍生物, 这些方法包括机械剥离、液相剥离、化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、溶液化学过程和化学气相传输(CVT)[56-60].

众所周知, 材料的电子和光学特性在很大程度上取决于其晶体结构.一类新型的2D 材料, Janus 2D 材料, 由于其与传统2D 材料不同的特性而受到越来越多的关注.在罗马神话中, Janus 是控制起点, 终点和转折的上帝, 他有两副……