第一作者：周家東，林君浩（日本國立產業綜合研究所）
通訊作者：劉政，劉廣同（中科院物理所），林君浩
第一單位：新加坡南洋理工大學材料科學與工程學院
背景介紹：
作為二維材料的後起之秀，二維過渡金屬硫屬化合物（Transitionmetal chalcogenides, TMCs）包括硫化物，硒化物和碲化物三大類。它們數量眾多，性質迥異，在諸多研究領域被廣泛關注：包括量子自旋霍爾效應、谷電子學、二維鐵磁，二維超導性，光電傳感器，高性能電子器件，溝道材料，電催化等等，不一而足。可惜的是，這個龐大而有特色的材料家族，但是其單層或者少層材料，只有寥寥幾種可以直接合成出來，主要集中在鉬基以及鎢基硫化物。大部分材料之所以很難被合成，其主要原因是金屬或者金屬氧化物前驅體的熔點過高，導致初期成核和後續材料生長無法順利進行。
本文亮點：
鑑於此，新加坡南洋理工大學材料科學與工程學院劉政助理教授課題組與日本國立產業綜合研究所（AIST）的林君浩博士（現南方科技大學青年千人），中國科學院物理研究所l劉廣同研究員三方合作，提出了一種普適性的熔融鹽輔助化學氣相合成策略，系統地合成出了四十七種過渡金屬硫屬化合物，其中包括32種二元過渡金屬硫屬化合物，13種合金以及2種異質結。他們對其中的大部分材料進行了精細的表徵，並對一些代表性半導體材料進行了輸運測量。實驗結果表明，此種方法合成的材料普遍具有較高的質量。論文共同第一作者為周家東博士和林君浩博士。
圖文解析：
圖1.化學氣相沉積合成二維過渡金屬硫屬化物的流程圖以及四種可能的材料生長路徑
路徑1: 高質量流量，低生長速率 --> 小晶粒尺寸的多晶連續薄膜;
路徑2: 高質量流量，高生長速率 --> 大晶粒尺寸的多晶連續薄膜；
路徑3: 低質量流量，低生長速率 --> 小尺寸分散單晶;
路徑4: 低質量流量，高生長速率 --> 大尺寸分散單晶;
圖2.合成的47種二維過渡金屬硫屬化合物材料庫一瞥
圖3. 典型單層材料的原子分辨STEM圖片
接著，他們對熔鹽輔助合成生長方法的機理進行了研究。熔融鹽的加入，有效降低了前驅體的熔點，從而保證了金屬或者金屬氧化物前驅體參與反應時，具有較高的質量流量，有效成核，與硫屬元素（S, Se和Te）反應，促進生長。此外，某些金屬氧化物前驅體可以與加入的鹽反應形成滷氧化物。在適當的溫度下，高活性的滷氧化物可以極大的提高材料的生長速率，有利於形成大面積的單晶。研究人員通過第一性原理計算，佐證了鹽輔助合成生長方法的生長機理。
圖4. 鹽輔助合成策略的生長機理研究
全文總結：
總之，此工作提出並證明了一個普適性的鹽輔助化學氣相沉積方法。通過這個方法，合成了絕大部分二維過渡金屬硫屬化合物。此工作為基於過渡金屬硫屬化合物的基礎科學研究以及潛在應用打開了一扇窗戶。
周家東博士
周家東，南洋理工大學博後。2014 年8 月起於南洋理工大學材料科學與工程學院攻讀博士學位，於 2018 年 1 月獲得博士學位。迄今為止以第一作者和共同作者發表論文二十餘篇，包括Nature (1), Naturephysics (1), Nature communications (2), Science Advances(1) Advanced Materials (5)，Nano Letters(2), ACS Nano (4), Advanced Functional Materials (4) 等。2017 年獲得國家優秀自費留學生獎學金。
劉政博士
劉政，南洋理工大學助理教授，2005 年獲得南開大學學士學位，2010 年在中科院國家納米中心獲得博士學位，目前致力於二維材料的可控合成、性能及相關應用研究。迄今為止，劉政教授發表了 170 多篇論文，其中包括Nature 和Science 系列期刊 20 篇，引用超過 14000 次，h-index 為51，高引論文 34篇。研究工作多次被著名媒體和期刊報導。2012年獲得世界科技獎能源類提名。2013 年獲得新加坡 NRFfellowship。同年入職南洋理工南洋助理教授，獨立開展科研工作。作者人物訪談參見：
http://www.materialsviewschina.com/2016/03/text-interview-with-zheng-liu/
課題組主頁：
http://www3.ntu.edu.sg/home/z.liu/index.htm
劉廣同博士
劉廣同，2003年畢業於哈爾濱工業大學材料科學系，2006年7月獲中國科學院物理研究所理學博士學位。曾先後在國家納米科學中心、普林斯頓大學、萊斯大學從事博士後研究。現任中國科學院物理研究所副研究員、博士生導師。主要研究領域為分數量子霍爾效應、拓撲量子材料、少層過渡金屬硫化物的低溫輸運性質。迄今為止，已經在Nature，Nature Communications, Physical Review Letters, Physical Review B, Advanced Materials, Nano Letters 等國際知名期刊上發表論文40餘篇。
林君浩博士
林君浩，美國田納西州Vanderbilt大學物理學博士，日本JSPS特聘研究員。博士期間在美國橡樹嶺國家實驗室師從周武博士與Sokrates Pantelides教授進行二維材料結構與性能關係的研究，主要結合高分辨掃描透射電鏡和第一性泛函原理計算作為研究工具。博士後在日本國立產業綜合研究所Kazu Suenaga教授指導下進行包括高低溫下原子尺度二維材料物相變化的電鏡原位表徵，並通過高能量分辨電子損失能譜探索單原子尺度下物質的光學特性。相關成果以第一作者或共同第一作者在Nature Nanotechnology，Nature Materials，Nano Letters，PRL，ACS Nano等高影響期刊發表。林君浩博士將在2018年5月通過千人計劃青年項目全職加盟南方科技大學，繼續高空間和高能量分辨的原位電鏡研究。
個人主頁：
https://www.linkedin.com/in/junhao-lin-%E6%9E%97%E5%90%9B%E6%B5%A9-3968a648/
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