王貝貝　張珍軍

摘要：近年來(lái)，二維材料如石墨、六方氮化硼和二硫化鉬，由于他們獨(dú)特的電子和結(jié)構(gòu)特性，受到了國(guó)內(nèi)外科學(xué)家的廣泛關(guān)注，尤其是作為可飽和吸收體，在產(chǎn)生超短脈沖的應(yīng)用上起到了至關(guān)重要的作用。文章歸納總結(jié)了二維納米材料的幾種制備方法。

關(guān)鍵詞：二維材料；自上而下法；自下而上法

0引言

在二維材料如石墨烯、氮化硼和過(guò)渡金屬硫化物等制備方法體系上已經(jīng)日漸成熟，常用的方法有自上而下的微機(jī)械剝離和液相剝離法、自下而上的化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積和分子數(shù)外延等。

1自上而下制備方法

1.1微機(jī)械剝離法

用膠帶從塊狀樣品上粘下一片并重復(fù)剝離的方法稱為微機(jī)械剝離法。例如石墨烯，能夠使用微機(jī)械剝離的方法從高定向熱解石墨上剝離得到。用此方法制備的樣品表面干凈，樣品品質(zhì)高，適合用于材料特性和器件等方面的基礎(chǔ)研究。不過(guò)，獲得樣品效率比較低，且制備的樣品尺寸小，無(wú)法控制樣品層厚度，在大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化研究上存在著很大的局限性。

1.2液相剝離法

液相剝離法是能大量獲得樣品的一種方法，主要通過(guò)液相分散介質(zhì)分散晶體粉末，其使用超聲、離心等手段提供外部作用力，獲得原子薄層厚度的樣品。同樣這種措施也存在弊端，采用此方法獲得的樣品層數(shù)分布不均勻，樣品品質(zhì)和尺寸較差，一般情況用此方法進(jìn)行化學(xué)改性方面的研究。

相較于液相剝離法，離子插層法是另一種基于液相剝離的辦法，1970年Morrison等最早用離子插層來(lái)完成樣品的剝離。3種離子插層法完成剝離的情況如圖1所示。

2自下而上制備方法

2.1化學(xué)氣相沉積

化學(xué)氣相沉積法是制備高質(zhì)量半導(dǎo)體薄膜晶體的常見(jiàn)方法，原理是利用反應(yīng)物之間的氧化還原，生成固態(tài)沉淀物形成薄膜。2009年Ruffo團(tuán)隊(duì)以銅箔為襯底，甲烷為碳源，得到大面積石墨烯薄膜，如圖2所示。

在化學(xué)氣相沉積過(guò)程中，溫度、氣壓及氣流大小都會(huì)影響最終成膜質(zhì)量，可以通過(guò)改變這些參數(shù)控制成膜狀況。sina團(tuán)隊(duì)利用化學(xué)氣相沉積得到不同形貌二硫化鉬并通過(guò)特制的模板得到了不同圖案的二硫化鉬薄膜。通過(guò)控制沉積條件，在絕緣基底上得到了二硫化鉬二硫化鎢異質(zhì)節(jié)和平面間的二硒化鎢二硒化鉬異質(zhì)節(jié)，如圖3所示。

2.2物理氣相沉積

物理氣相沉積不需要經(jīng)歷氧化還原過(guò)程，只是經(jīng)過(guò)蒸發(fā)沉積等物理過(guò)程，這是與化學(xué)氣相沉積法最大的區(qū)別。物理氣相沉積法適合于升華溫度較低的過(guò)渡金屬硫化物、金屬等材料。按照不同過(guò)渡金屬硫化物材料升華溫度的差異，中國(guó)科學(xué)院納米研究所謝黎明課題組將二硫化鉬和二硒化鉬放置在不同溫度之間，同時(shí)得到適合升華速率的氣體，同樣在低溫區(qū)的絕緣基底上沉積得到單層樣品。

3結(jié)語(yǔ)

二維材料多方面的優(yōu)異特性決定了其廣闊的應(yīng)用前景，在制備納米材料的方法和制作工藝上，研究者也在不斷地進(jìn)行創(chuàng)新和完善，旨在推進(jìn)二維納米材料在各個(gè)領(lǐng)域中更加廣泛的應(yīng)用。