对于材料学家而言，最大的成功之一在于：通过控制设计，得到具有多种优异性能的终极材料，并成功应用于实际生活中。且不要说应用到实际生活中，即便是控制多种功能的有效结合也不是一件容易的事情。
近年来，单原子层厚度的晶态二维材料越来越多。首先，不得不提的就是石墨烯，一种零重叠的半金属。然后，就是金属（NbSe2等），半导体（MoS2等），绝缘体（h-BN等）。这些二维材料大部分都能在空气中稳定存在，并且和他们对应的三维材料性质大不相同。
二维材料为创造具有多种性质的异质结构提供了一个绝佳的平台。当人们开始将几种不同的二维材料垂直堆叠起来时，由于范德华力的作用，形成了许多新奇的异质结构。
图1. 二维材料范德华异质结构制备策略
图2. 二维范德华异质结构的组装方法（wet transfer和pick-lift方法）
图3. 二维范德华异质结构形貌表征
当不同的二维晶体堆叠在一起时，协同效应就变得非常重要。堆叠结构中，相邻晶体之间会发生电荷重排和结构变化，这些变化可以通过调节各个元素之间的相对取向实现调控。
这些异质结构的研究有什么意义？
1）借以研究大量激动人心的物理现象
石墨烯和hBN相互作用引起光谱重构，使得霍夫施塔特蝴蝶效应和拓扑电流研究成为可能。控制不同的二维晶体保持在非常接近的位置，可以研究隧穿效应和阻力效应。利用半导体化的单层二维材料，可以产生光学活性的异质结构。
2）材料功能和应用范围的扩展
二维材料的各种组合，使得这些异质结构材料的功能范围不断扩展，应用领域不断扩大。目前，具有最高迁移率的石墨烯晶体管是通过hBN包裹石墨烯实现的。光伏器件、发光二极管等功能器件中，很多透明电极都是通过光学活性的半导体层和石墨烯结合得到。
图4. 二维范德华异质结构电学和光电应用
大部分二维异质结构材料是由不同的单层材料直接堆积而成。虽然这种方法较灵活，但是很慢，操作不方便。因此，开发新的制备技术迫在眉睫。譬如：如何直接通过CVD或者物理外延生长的方法生长大面积高质量的二维晶体？如何实现CVD生长的大面积二维晶体的有效转移？是否能在溶液体系中开发较好的一步生长法？
图5. 二维范德华异质结构的面内/垂直外延生长
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