潘安练课题组在Advanced Materials发表二维垂直异质结可控生长研究工作

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材料学院潘安练教授团队在《Advanced Materials》（IF=21.950）发表题为“Rational Kinetics Control toward Universal Growth of 2D Vertically Stacked Heterostructures”的研究论文。课题组博士研究生李方、物电院冯页新副教授、材料学院李梓维副教授、材料学院马超教授为论文的共同第一作者，潘安练教授为通讯作者。

二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）具有独特的光子和光电子性质，其构成的二维异质结体系，对未来新型超薄光电子器件的基础研究和潜在应用具有重要意义。目前，关于二维垂直异质结的制备技术主要是机械剥离及重组技术，也有少量报道，利用化学气相沉积方法可以实现部分二维垂直异质结的调控生长。二维异质结材料的可控生长技术仍面临着诸多挑战，如异质结外延生长方向难于控制、高温生长导致的基底材料原子替换和热分解现象严重、原子级陡峭的异质结界面难于精准合成、分子动力学生长机制不清晰等。因此，探究和理解二维垂直异质结的微观动力学生长过程，发展一种普适性的生长方法，并在实验上实现精准的生长与合成，对该领域发展迫切需要解决的难题。

研究团队在气相生长过程中，通过引入低熔点盐类化合物，精准控制生长源之间的比例，在低生长温度下，实现了二维异质结从面内生长到垂直堆垛生长的可控结构演变。结合第一性原理理论计算，深入理解了垂直异质结的微观生长机制，发现高扩散势垒的前驱体分子有助于在二维基底材料表面垂直成核，最终实现垂直堆垛的异质结生长。基于对生长机理的认知，研究者在低温下实现了一系列具有高质量且无合金化的二维垂直异质结的可控生长，将原有报道的垂直异质结材料体系（MoS2/WS2），拓展到了更大的应用范围（MoS2/WS2, WSe2/MoSe2, WS2/MoSe2, WS2/WSe2, MoS2/MoSe2, MoS2/WSe2, WS2/NbS2, MoS2/NbS2）。该研究工作不仅为二维垂直异质结的普适性生长提供了重要的理论支持，并极大地促进了二维材料异质结的合成技术发展，为未来基于二维材料的新型光电子器件的应用提供了重要的材料平台。

二维垂直异质结的可控构筑

上述研究得到国家自然科学杰出青年基金、国家自然科学基金面上项目、国家自然科学基金海外及港澳学者合作研究基金、湖南省自然科学优秀青年基金等项目的支持。

文章详见链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.201901351

潘安练教授于2006年毕业于中国科学院物理研究所，随后加盟湖南大学物理与微电子科学学院工作。同年底，赴德国马普微结构物理研究所从事洪堡学者访问研究。2007加入了美国亚利桑那州立大学光子学研究中心，随后取得该校助理研究教授职位。2009年潘教授取得湖南省“芙蓉学者”特聘教授职位，同时入选教育部新世纪人才计划并获湖南省杰出青年基金资助。先后组建了湖南省纳米光电高校科技创新团队和微纳结构物理与应用技术省重点实验室。潘教授在半导体纳米结构能带工程、纳米光波导及纳米激光研究领域取得了多项国际影响的研究成果，研究工作多次被Science Daily、IOP等国际学术媒体作亮点报导。先后在Nano Lett., JACS 等国际知名期刊上发表论文90多篇，申请美国专利2项。研究成果获得湖南省自然科学一等奖（排名第一）等学术奖励，并受邀为Advanced Materials, IEEE JSTQE 等知名刊物撰写综述论文。潘教授现为美国材料学会及美国光学学会会员、中国微纳米学会高级会员、湖南省物理学会理事，Frontiers of Optoelectronics杂志特邀编辑。