Recente vooruitgang in 2D van der Waals heterostructuren: fabricage, eigenschappen en toepassingen

Tweedimensionale van der Waals heterostructuren (2D vdW HSs) kunnen worden geconstrueerd door verschillende 2D-materialen op bijna eindeloze manieren op elkaar te stapelen, en hebben de 2D-materialenfamilie aanzienlijk verrijkt. Ze hebben veel aandacht getrokken vanwege hun exotische fysieke eigenschappen en intrigerende apparaatprestaties, vaak meer dan die in hun samenstellende 2D-materialen.

2D vdW HS’s bieden nieuwe platforms om nieuwe fysieke fenomenen te verkennen en bieden nieuwe mogelijkheden voor het mogelijk maken van 2D-apparaten van de volgende generatie. In deze review onderzoeken de onderzoekers recente vooruitgang in fabricagemethoden, materiaaleigenschappen en apparaattoepassingen van 2D vdW HS’s, en bieden ze hun perspectieven op toekomstige onderzoeksrichtingen.

fabricage: Er zijn verschillende methoden om 2D vdW HS’en te fabriceren, die kunnen worden onderverdeeld in twee categorieën: directe groei en mechanische montage. Chemische dampafzetting (CVD) en fysische dampafzetting (PVD) zijn verreweg de meest gebruikte technieken voor directe groei van 2D HS’s. Het artikel geeft een overzicht van verschillende gangbare technieken voor het vervaardigen van 2D vdW HS’s op basis van directe groei en mechanische assemblage.

Eigendommen: 2D HS-systemen erven niet alleen de eigenschappen van hun samenstellende 2D-lagen, ze bieden ook nieuwe vrijheidsgraden door verschillende 2D-materialen op eindeloze manieren te combineren. Daarom zijn 2D HS’s uitstekende platforms voor het verkennen en onderzoeken van voortreffelijke fysieke verschijnselen, zoals het magnetische nabijheidseffect, tussenlaagse excitonen, enz. Het artikel onderzoekt en bespreekt enkele voorbeelden van de optische, magnetische en elektrische eigenschappen in 2D HS’s.

Toepassingen: De intrigerende materiaaleigenschappen die hierboven zijn besproken, maken deze 2D vdW HS’s veelbelovend voor het maken van atomair dunne apparaten, zoals veldeffecttransistors (FET’s), fotovoltaïsche apparaten, sensoren, geheugenapparaten en mechanische resonatoren. Het artikel bespreekt verschillende soorten op vdW HSs gebaseerde apparaten en hun mogelijke toepassingen.

Conclusie en vooruitzichten: Hoewel deze familie van 2D-structuren veel uitzonderlijke eigenschappen en intrigerende prestaties van apparaten vertoont, staan ​​verdere studies over 2D vdW HS’s nog steeds voor belangrijke uitdagingen en blijven verschillende wetenschappelijke vragen onontgonnen. Dit biedt nieuwe kansen voor 2D HS-onderzoek die mogelijk tot belangrijke doorbraken kunnen leiden. Deze review bespreekt enkele van dergelijke voorbeelden: verdere ontwikkeling van groeitechnieken, onderzoek van twistronics in 2D HS’s voorbij gedraaid dubbellaags grafeen en verkenning van 2D magnetische geheugenapparaten.

Het onderzoek is gepubliceerd in Wetenschap China Informatiewetenschappen.