自石墨烯的发现为二维材料领域揭开了崭新的篇章以来,这类具有原子级厚度的材料凭借其独特的量子限域效应以及卓越的电学特性,在电子、催化、能源等多个前沿领域展现出极具革命性的应用潜力。目前,研究的焦点主要集中在石墨烯、过渡金属硫族化合物(TMDs)等层状材料上。这些材料天然的可剥离特性以及成熟的制备技术,极大地推动了相关基础研究与应用开发的快速进展。
然而,占已知晶体材料库约95%的非层状材料(如金属氧化物),由于其三维各向同性共价键网络的结构特性,难以通过传统方法直接制备成二维形态,这使得其二维化研究长期滞后。近年来,随着空间限域、范德华外延、气液固(VLSS)生长机制等创新策略的提出,二维非层状材料的可控合成取得了显著突破,为高性能电子学器件的开发提供了全新的途径,同时也标志着非层状材料体系在二维材料领域逐渐崭露头角。
近日,《Advanced Physics Research》刊登了本课题组的邀请综述《2D Nonlayered Materials for Transistor Application》。该综述系统梳理了庞大的非层状材料库,对其进行了科学分类,并详细介绍了高效的化学气相沉积合成策略,揭示了体材料在二维尺度下的谱学变化与原子尺度表征,全面展示了二维非层状材料在晶体管应用中的最新研究进展。该综述还指出,相较于石墨烯、TMDs等已经较为成熟的二维材料,二维非层状材料的开发仍显不足。若能借鉴二维层状材料的发展路径——从性能预测(高性能、高稳定性)、合成(单层厚度、大面积单晶化制备)、调节(掺杂、改性)、转移(洁净、无损)到应用(多功能化、三维集成),二维非层状材料有望实现更快速的发展。然而,与此同时,我们还需深度挖掘这类材料区别于层状材料的特殊机制,探索其在晶体管应用中的独特优势,这将为二维材料家族的进一步发展注入新的活力与无限可能性。
代永琦、熊云海、Farhan Ahmad为本论文共同第一作者,熊云海博士后、陈翔教授为本论文共同通讯作者,南京理工大学为论文第一完成单位和唯一通讯单位。
全文链接:https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/apxr.202400186





