材料学院高平奇教授团队在Chemical Society Reviews 发表重要综述

二维材料具有原子级厚度、表面无悬挂键、带隙可调以及出色的机械性能，可以有效克服场效应晶体管的短沟道效应，与COMS兼容，实现任意异质结堆叠，有望在延续摩尔定律方面发挥重要作用。晶圆级高质量二维材料的制备是其工业化应用的前提。化学气相沉积法（CVD）是实现高质量薄膜规模化制备的最有效策略之一。近几年研究者在晶圆级单晶石墨烯、六方氮化硼、过渡金属硫族化合物的合成方面取得重要突破，其中衬底工程通过晶格取向、表面台阶和能量匹配起到了关键作用。

基于此，中山大学高平奇教授与中科院上海技术物理研究所胡伟达研究员、南京大学王欣然教授合作，详细综述了外延衬底工程的现有策略和潜在机制，并讨论了为集成电子和光电子领域提供晶圆级二维材料的未来发展方向。相关成果以“Substrate Engineering for Wafer-scale Two-dimensional Material Growth: Strategies, Mechanisms, and Perspectives”为题发表在国际顶级期刊Chemical Society Reviews 上（https://doi.org/10.1039/D2CS00657J）。第一作者为材料学院博士生赵天歌，上述工作得到了国家自然科学基金支持。

图 1. 生长二维材料的衬底工程示意图。7种衬底工程策略：晶格匹配、空间对称群匹配、催化表面、原子级平整表面、台阶诱导、夹层结构、晶种诱导。

图 2. 生长晶圆级二维材料的三种路线（以TMDCs为例）。路线I：随机成核拼接为多晶薄膜；路线II：单点成核生长为单晶薄膜；路线III：定向成核无缝拼接为单晶薄膜。

图 3. 大尺寸二维材料发展里程碑。Large scale flake指通过单点成核生长的单晶片，尺寸通常较小，生长速度较慢；Polycrystalline wafers是指通过随机成核拼接形成的多晶薄膜，通常尺寸较大，但含有大量晶界；Single crystalline wafers是指通过定向成核无缝拼接形成的单晶薄膜，通常尺寸较大，晶界非常少。二维材料的生长趋势：大尺寸单晶片→多晶晶圆→单晶晶圆→高质量单晶晶圆。