姚文乾 孙健哲 陈建毅 郭云龙 武斌† 刘云圻‡

1) (中国科学院化学研究所, 北京分子科学国家实验室, 中国科学院有机固体重点实验室, 北京 100190)

2) (中国科学院大学中丹学院, 中丹科教中心, 北京 100049)

1 引 言

石墨烯的发现引发了二维材料的研究热潮, 众多二维材料也因此获得了持续而深入的探索, 以此为基础的二维材料异质结的相关研究也蓬勃发展[1], 从半金属到绝缘体的各种二维材料已经被用来制造异质结构, 一方面利用晶格的匹配, 实现键联的二维材料的特定功能化, 另一方面利用范德瓦耳斯力, 实现二维晶体材料的多样化堆垛, 以期获得先进的电子和光电子应用[2].石墨烯的发现最初也是利用天然石墨层间微弱的范德瓦耳斯力, 通过层层剥离而获得.异质结的构筑为通过设计原子薄层材料从而获得新奇的电子、光电子特性提供了无限可能.其独特性质来源于各个组分贡献的功能和组分之间的界面相互作用.在过去十余年中, 多种二维材料的异质结被成功制备, 由于其新颖的物理特性和多样化的功能, 在晶体管、发光二极管、光伏器件、柔性器件等方面的应用都取得了一定进展[3,4].

2 二维材料简介

2.1 石墨烯

理想的石墨烯(graphene)是由单层碳原子经sp2杂化形成的二维六角蜂巢状结构, 展现出诸多优异性质, 如比表面积大、杨氏模量高、电子迁移率高、透光率好、热导率高等[5].目前, 石墨烯的制备方法包括机械剥离法、化学气相沉积法[6](chemical vapor deposition, CVD)、氧化还……