中國粉體網(wǎng)訊  二維原子晶體是具有原子級厚度的超薄材料，包括石墨烯(graphene)、六方氮化硼(h-BN)、硫化鉬(MoS2)、硫化鎢(WS2)等。與體相材料相比這些結(jié)構(gòu)具有許多特殊的物理化學性質(zhì)，并廣泛應(yīng)用于微電子器件、光學器件、化學傳感器、催化反應(yīng)等領(lǐng)域。然而這些性能和應(yīng)用實現(xiàn)的前提是材料的可控、精準和規(guī)模制備。因此，兩維原子晶體制備過程中所涉及的調(diào)控方法、生長機理等問題顯得尤為重要。

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在二維原子晶體的制備研究中，化學氣相沉積（CVD）是目前最為行之有效的方法。CVD過程通常是在高溫和高壓下進行的，生長前驅(qū)體中的原子不可避免的會擴散到襯底表面以下。已有的研究表明C、O、B、H等元素在許多金屬表面上處在近表層區(qū)域較表面上和體相更穩(wěn)定，因此CVD過程中金屬襯底表面的近表層物種應(yīng)該是普遍存在。近表層物種對表面二維原子晶體的生長影響顯著，但是缺乏深入的理解。

中科院大連化學物理研究所包信和院士和傅強研究員團隊，以“近表層B對Ni(111)表面六方氮化硼(h-BN)外延生長的調(diào)控”為示例，借助于低能電子顯微鏡（LEEM）和光發(fā)射電子顯微鏡（PEEM）的原位動態(tài)表征，系統(tǒng)研究了近表層物種在二維原子晶體生長過程中的影響和作用。發(fā)現(xiàn)在干凈的Ni(111)表面僅形成外延h-BN結(jié)構(gòu)；而近表層B被引入到Ni(111)表面后，它弱化了所形成的h-BN與Ni(111)之間的相互作用，導(dǎo)致非外延h-BN結(jié)構(gòu)的形成。同時還觀察到非外延h-BN在高溫退火時轉(zhuǎn)變?yōu)橥庋觝-BN結(jié)構(gòu)，證明Ni(111)表面外延h-BN在熱力學上更穩(wěn)定。該研究還提出氨化驅(qū)動近表層B物種的表面偏析生長h-BN的新方法。這一研究為調(diào)控二維原子晶體的外延特性提供了新途徑。

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/小虎）