具有超高電導(dǎo)率的二維金屬性二硒化釩

近年來，石墨烯（graphene）、二硫化鉬（MoS2）和六方氮化硼（h-BN）等具有層狀晶體結(jié)構(gòu)的二維材料因其獨(dú)特的能帶結(jié)構(gòu)和豐富的物理化學(xué)特性，在電子學(xué)、光電子學(xué)和能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有非常廣闊的應(yīng)用前景。二硒化釩（VSe2）和二硒化鈮（NbSe2）等金屬性過渡金屬硫族化合物(MTMDCs)作為一類新興的二維層狀材料，因?yàn)槠渌N(yùn)含的獨(dú)特的物理特性，包括電荷密度波相變、超導(dǎo)、磁性等，因而獲得大家的廣泛**。然而當(dāng)前用于制備**二維MTMDC材料的方法主要是“自上而下”的機(jī)械剝離法，該方法制備效率低且可控性差，無法實(shí)現(xiàn)批量制備。因而，探索一種“自下而上”的制備方法是相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展的關(guān)鍵所在。

采用化學(xué)氣相沉積的方法，在云母表面利用范德華外延的原理可控合成了二維金屬性(1T相)二硒化釩單晶納米片。該方法選用的云母基底具有原子級平整的表面，且其與二硒化釩具有較小的晶格失配度（~-3.8%），這是成功合成二硒化釩納米片的關(guān)鍵所在。研究發(fā)現(xiàn)：可以通過改變生長條件，例如生長時間和載氣得配比，實(shí)現(xiàn)層厚在幾納米到幾十納米范圍內(nèi)的**控制。系統(tǒng)的表征結(jié)果表明：金屬性納米片具有與機(jī)械玻璃樣品可比的晶體質(zhì)量，且在大氣下具有較好的穩(wěn)定性。更有趣的是，該方法合成的二硒化釩納米片在電學(xué)表征中表現(xiàn)出高達(dá)106S/m量級的電導(dǎo)率，比其他常見半導(dǎo)體性二維材料的電導(dǎo)率高1-4個數(shù)量級，甚至和傳統(tǒng)金屬的電導(dǎo)率相當(dāng)，這使其可能成為基于二維材料的場效應(yīng)晶體管器件的理想電極材料。

此外，他們也對所獲得的薄層材料進(jìn)行了低溫輸運(yùn)測量，觀察到了與機(jī)械剝離樣品相似的厚度依賴的電荷密度波相變行為。該研究為二維MTMDC材料的可控合成與新奇物性研究提供了新思路，將這種金屬性的二維材料與其它半金屬性、半導(dǎo)體性和絕緣性的二維材料堆疊到一起形成的范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在新型電子學(xué)和光電子學(xué)器件等領(lǐng)域?qū)?*的發(fā)展空間。