段曦东：层数可控的二维材料NiTe2的制备

nifan

近日，我校化学化工学院段曦东教授课题组在在二维材料层数连续大面积调控以及层数依赖的性能调控方面取得了突破性进展。相关研究成果以“Synthetic Control of Two-Dimensional NiTe2 Single Crystals with Highly Uniform Thickness Distributions”为题，以Article形式发表于国际权威化学期刊《美国化学会志》（J. Am. Chem. Soc. 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b08124, 影响因子为14.357）。

自从2004年石墨烯被英国科学家Geim等人制备出来以后，二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）由于其层数可控的性质引起了科学家们的研究热潮。很多基于层数依赖二维纳米材料的光电特性或者光电器件应用工作陆续被报道。原子级厚度二维材料有望在未来的电学器件，光电器件以及集成电路中发挥重要的作用。而全面开发利用这些二维材料性能的一个前提在于：用一种稳定、可靠的制备方法，实现二维材料精确的层数调控进而实现二维材料在电子学、光学、磁学、催化、储能和传感器等领域的巨大应用。

近几年来，尽管许多TMDCs已经被合成和报道。然而，迄今为止的研究主要局限于尺寸相对较小且产量较低的剥落薄片，如何精确地调控二维材料的层数依然是个很大的挑战。化学气相沉积（CVD）方法为高质量和大面积合成具有可控厚度，形状和尺寸的二维材料提供了可能，然而通过CVD方法实现二维材料层数的连续大面积的均匀调控确很少有人报道。日前，我校化工院段曦东教授课题组首次通过常压化学气相沉积法（APCVD）实现了二维材料NiTe2层数的可控制备。随着生长温度以及NiCl2源的温度的升高，实现了CVD生长体系中动力学到热力学的转变，进而实现二维材料NiTe2从单层，到双层，三层、四层、五层和多层的大面积连续调控。同时，随着生长温度以及NiCl2源的温度的升高，二维材料NiTe2也实现了形状从三角形到六边形，尺寸不断增大，成核率不断减小的转变。另外，我们发现通过改变Te源的温度以及体系中气流的大小也能实现二维材料NiTe2厚度可控。本实验中，我们采用转移Pt电极，Au电极和传统的光刻技术来研究二维材料NiTe2电学性质。通过对比发现最新的转移的Pt电极的工艺减少了对二维材料NiTe2的损伤，进而获得了优异的层数可控的电学性能。

通过CVD方法进行层数可控地合成高质量NiTe2纳米片不仅丰富了2DLMs家族的成员，且为其他二维材料实现大面积连续的层数可控提供了可靠参考。

我校化工院段曦东教授为通讯作者，博士研究生赵蓓为第一作者，博士生党玮琪为共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金项目、交叉学科平台建设-纳米科技实验室支持项目及段曦东教授启动经费等项目的支持。