【導讀】

層層組裝范德瓦爾斯（vdW）異質結構是大突固態物理學、材料科學和化學領域新發現的大突基礎。盡管目前很多取得了成功，大突但所有當前的大突二維材料（2DM）轉移技術都依賴于使用聚合物輔助，這限制了多層異質結構的大突界面潔凈度，從而影響電子輸運性能和光電應用的大突潛力。依據聚合物輔助的大突二維材料異質結制備技術對樣品的制備有多重限制，（1）層間聚合物殘留會限制可使用器件的大突尺寸；（2）對很多空氣氧化的材料，界面處的大突氣泡（主要包括聚合物殘留，空氣，大突水等）會導致被包裹材料的大突氧化變性；（3）對于復雜多層二維材料的構成的器件（例如：發光器件LED），聚合物輔助轉移技術雜質殘留問題會導致器件可利用空間很小，大突通常在幾個微米尺寸；（4）聚合物不能使用在超真空轉移中；（5）聚合物轉移技術不能用來制備有機溶劑樣品以及生物樣品。大突因此，大突得到超潔凈界面以及大面積轉移，大突和復雜有機樣品制備，是目前急需解決的重大挑戰。

在本文中，曼徹斯特大學Roman Gorbachev教授等人（主頁 https://www.rglab.co.uk/）提出了一種新穎的無聚合物轉移平臺，用于快速簡便地組裝異質結構，該平臺利用可重復使用的柔性無機氮化硅薄膜。該平臺能夠快速、可重復地生產二維異質結構，包括使用剝離材料和CVD生長的材料。該技術可以得到具有無層間污染的完美界面和相應的優異電子輸運器件，僅受到所使用晶體的大小和固有質量的限制。此外，去除對聚合物載體的需求為范德華異質結構的制備提供了新的可能性：在高達600°C的高溫下進行組裝，以及在超高真空（UHV）和材料完全浸泡在液體中的不同環境中進行組裝。文章首次展示了UHV異質結構組裝，并展示了石墨烯莫爾超晶格結構，其結構均勻性提高了一個數量級以上。作者相信，廣泛采用新型無機二維材料組裝策略將充分發揮范德華異質結構作為新物理和先進光電技術平臺的潛力。相關文章以“Clean assembly of van der Waals heterostructures using silicon nitride membranes” 發表在NatureElectronics上。文章第一作者為Wendong Wang博士，Nick?Clark博士 Matthew Hammer 博士，以及Amy 通訊作者為Roman?Gorbachev教授。其中Wendong?Wang?博士在2022年就以獨立作者在Nature Reviews Physics上提出該方法。?

【核心創新點】

報道了二維材料的無機轉移技術，解決了二維材料異質結制備當中的界面雜質問題。為新的器件制備以及二維材料的工業化使用提供了技術基礎。

【數據概覽】

圖一：氮化硅薄膜的制備以及石墨烯異質結制備

圖二：石墨烯電學性能比較以及復雜LED器件制備和光學驗證

圖三： 超真空制備技術以及石墨烯轉角均勻性驗證

圖四： CVD?材料大面積轉移

【成果啟示】

該研究表面，氮化硅薄膜可以用來作為二維材料異質結植被的載體，該方法制備的異質結界面可以達到原子級別的潔凈。為復雜異質結制備，器件加工，以及大面積轉移提供了技術支持。

原文詳情：https://www.nature.com/articles/s41928-023-01075-y