原子级薄的2D材料因其独特结构引起研究者们的广泛兴趣，其性质和性能在很大程度上受到材料紊乱化的影响，包括由结晶缺陷引起的内在紊乱和由环境引起的外在紊乱，特别是2D体系对外部紊乱源非常敏感。最小化紊乱对于实现2D材料的期望特性以及改善设备性能和实际应用的可重复性是至关重要的。
哥伦比亚大学James Hone 课题组讨论了影响2D材料特性不同类型的紊乱结构，并回顾了两种典型2D体系中控制紊乱的进展：石墨烯和过渡金属二硫族化合物（TMD），以及通过将这些材料与六方氮化硼结合实现的范德瓦尔斯异质结构。对于石墨烯，现在可以通过机械剥离或生长获得高质量的薄膜，主要的紊乱是外在引起的。封装和器件制造技术的不断改进能够显著改进性能，从而能够研究各种新颖现象。对于TMD，外在和内在紊乱都是相关的。虽然可以通过减少外部紊乱来改善半导体TMD的电子和光学性能，但是还必须解决固有晶体质量的问题以实现石墨烯中所示类似的进展。此外，研究者还展示了如何利用原子缺陷或紊乱来提供有用的电子、光学、化学和磁学功能。
图1. 2D材料中结构紊乱的类型
Daniel Rhodes, Sang Hoon Chae, Rebeca Ribeiro-Palau, James Hone, Disorder in van der Waals heterostructures of 2D materials. Nature Materials, 2019.
DOI: 10.1038/s41563-019-0366-8
