段曦東教授課題組在《J. Am. Chem. Soc.》發文：層數可控的二維材料NiTe2的制備(圖文)

近日，我院段曦東教授課題組在在二維材料層數連續大面積調控以及層數依賴的性能調控方面取得了突破性進展。相關研究成果以“Synthetic Control of Two-Dimensional NiTe₂ Single Crystals with Highly Uniform Thickness Distributions”為題，以Article形式發表于國際權威化學期刊《美國化學會志》（J. Am. Chem. Soc. 2018, DOI: 10.1021/jacs.8b08124, 影響因子為14.357）。

自從2004年石墨烯被英國科學家Geim等人制備出來以後，二維過渡金屬硫族化合物（TMDCs）由于其層數可控的性質引起了科學家們的研究熱潮。很多基于層數依賴二維納米材料的光電特性或者光電器件應用工作陸續被報道。原子級厚度二維材料有望在未來的電學器件，光電器件以及集成電路中發揮重要的作用。而全面開發利用這些二維材料性能的一個前提在于：用一種穩定、可靠的制備方法，實現二維材料精确的層數調控進而實現二維材料在電子學、光學、磁學、催化、儲能和傳感器等領域的巨大應用。

近幾年來，盡管許多TMDCs已經被合成和報道。然而，迄今為止的研究主要局限于尺寸相對較小且産量較低的剝落薄片，如何精确地調控二維材料的層數依然是個很大的挑戰。化學氣相沉積（CVD）方法為高質量和大面積合成具有可控厚度，形狀和尺寸的二維材料提供了可能，然而通過CVD方法實現二維材料層數的連續大面積的均勻調控确很少有人報道。日前，我校化工院段曦東教授課題組首次通過常壓化學氣相沉積法（APCVD）實現了二維材料NiTe₂層數的可控制備。随着生長溫度以及NiCl₂源的溫度的升高，實現了CVD生長體系中動力學到熱力學的轉變，進而實現二維材料NiTe₂從單層，到雙層，三層、四層、五層和多層的大面積連續調控。同時，随着生長溫度以及NiCl₂源的溫度的升高，二維材料NiTe₂也實現了形狀從三角形到六邊形，尺寸不斷增大，成核率不斷減小的轉變。另外，我們發現通過改變Te源的溫度以及體系中氣流的大小也能實現二維材料NiTe₂厚度可控。本實驗中，我們采用轉移Pt電極，Au電極和傳統的光刻技術來研究二維材料NiTe₂電學性質。通過對比發現最新的轉移的Pt電極的工藝減少了對二維材料NiTe₂的損傷，進而獲得了優異的層數可控的電學性能。

通過CVD方法進行層數可控地合成高質量NiTe₂納米片不僅豐富了2DLMs家族的成員，且為其他二維材料實現大面積連續的層數可控提供了可靠參考。

我院段曦東教授為通訊作者，博士研究生趙蓓為第一作者，博士生黨玮琪為共同第一作者。該研究得到了國家自然科學基金項目、交叉學科平台建設-納米科技實驗室支持項目及段曦東教授啟動經費等項目的支持。

責任編輯：林心滢

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