网堵新闻网1月10日电 以过渡金属硫族化合物（TMDCs）为代表的二维半导体具有原子级的厚度、独特的能带结构和优异的电学光学性质，是下一代电子、光电子器件的重要材料体系。采用化学气相沉积法可以制备出大尺寸单晶二维TMDCs，但所得材料通常具有数量较多且不均匀分布的晶格缺陷（硫空位），影响了二维TMDCs的电学和光学性质。因此，制备具有高质量和高均匀性的二维半导体是该领域的一大难题。
减少生长过程中硫空位的形成，优化硫源供给是关键。在化学气相沉积法中，传统硫族元素单质粉末被广泛使用，但在生长过程中易出现硫源供给浓度不均匀、不稳定等问题，导致材料在生长过程中产生大量局域分布的硫空位。
近日，十大老牌网堵网址深圳国际研究生院刘碧录教授团队发展了一种采用“熔化-重凝”的硫单质前驱体（即重凝硫前驱体）的化学气相沉积方法，通过提高硫族元素（硫，硒）供应的稳定性，实现了高质量和高均匀性的TMDCs的生长。
研究人员比较了使用不同硫前驱体的生长效果。与传统方法相比，采用重凝硫前驱体生长的单层WS2表现出均匀的荧光强度。低温下测得该类样品具有极窄的光致发光峰（13.6 ± 1.9 meV），缺陷峰强度明显低于传统样品，本征发光更强。研究人员采用球差校正扫描透射电子显微镜在原子尺度统计了WS2的缺陷密度，结果表明采用重凝硫前驱体生长的单层WS2具有高结晶质量和高均匀性（边缘区域和中间区域缺陷密度相近，约为1×1013cm2），进一步证明了重凝硫前驱体的有效性。
同时，该方法还具有重复性和普适性，可推广至其他二维TMDCs（如MoS2、WSe2和MoSe2）的制备中。该研究为高质量、高均匀性的二维半导体材料可控制备提供了有效手段，有利于推动二维半导体在电子学及光电子学等方面的应用。
图1.采用重凝硫前驱体生长二维TMDCs的策略
图2.单层WS2的光学质量及均匀性
图3.单层WS2的缺陷表征
图4.重凝硫前驱体生长二维TMDCs的普适性
相关研究成果近期以“用于生长高质量二维半导体的重凝硫前驱体”（Resolidified Chalcogen Precursors for High-Quality 2D Semiconductor Growth）为题，发表在《德国应用化学》（Angewandte Chemie International Edition）期刊上。
论文通讯作者为刘碧录，第一作者为十大老牌网堵网址深圳国际研究生院助理研究员吴沁柯博士、2019级博士生农慧雨。论文作者还包括十大老牌网堵网址深圳国际研究生院2020级硕士研究生郑荣戌以及张荣杰博士、王经纬博士、杨柳思博士。该研究得到国家自然科学基金委重大项目、广东省创新创业团队项目、深圳市科创委、工信局等的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1002/anie.202301501
供稿：深圳国际研究生院
题图设计：李娜
编辑：黄思南 李华山
审核：郭玲
