第一作者：Jia Li,Xiangdong Yang, Yang Liu, Bolong Huang

通讯作者：段曦东、段镶锋

通讯单位：湖南大学、加州大学洛杉矶分校

研究亮点：

1. 实现了二维范德华异质结的普适性可控精确合成，为实用化应用开辟道路。

2. 构建了高电流密度的晶体二极管。

毫无疑问，范德华异质结是当今半导体新材料中的翘楚。范德华异质结可以将具有不同化学组成，不同晶体结构甚至晶格取向完全不同的材料组装在一起，产生不同于现有材料体系的独特电子或光子特性，使功能器件具有前所未有的功能。

迄今为止，大多数范德华异质结材料都是通过机械剥离或者人工堆叠方法实现。这些方法适用于基础研究过程中的概念验证，但并不适用于对于实际应用体系的发展。和所有纳米材料一样，要想全面探索范德华异质结的潜力，首先就必须实现范德华异质结的规模化精确控制合成，这是该领域长期以来，也是今后很长一段时间都会面临的关键挑战之一。

有鉴于此，湖南大学段曦东教授和加州大学洛杉矶分校段镶锋教授等人合作，报道了二维范德华异质结的普适性可控精确合成，并构建了高电流密度的晶体二极管，为实用化应用开辟道路。

图1. 制备方法

基本原理：

作者首先在单层或双层s-TMD（例如WSe₂，WS₂，MoS₂）上进行图案化，制造出具有周期性阵列的成核位点。在该阵列上，m-TMD可以选择性成核并生长以形成周期性m-TMD / s-TMD范德华异质结。

方法通用性：

这种策略适用于各种不同材料，不限于特定化学组成或晶格结构。可用于处理s-TMD和m-TMD之间的二维vdWH阵列，不受晶格差异的影响。作为演示，研究人员利用原子精确的，接近理想的范德华界面制造出各种2D范德华异质结，包括VSe₂/WSe₂，NiTe₂ / WSe₂，CoTe₂/ WSe₂，NbTe₂ / WSe₂，VS₂ / WSe₂，VSe₂/ MoS₂和VSe₂ / WS₂。

图2. VSe₂/WSe₂范德华异质结

这些材料具有广泛可调的莫尔超晶格，为构建高性能电子设备提供了基础。在双层WSe₂晶体管中，研究人员实现了高达900 μA μm^-1的高导通电流密度。

总之，这项研究是范德华异质结领域的一项堪称里程碑的重要进展，极大地推动了范德华异质结半导体在高性能电子器件领域的实用化进程。

参考文献：

Jia Li et al. Generalsynthesis of two-dimensional van der Waals heterostructure arrays. Nature 2020.

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2098-y