CVT合成生长半导体二维材料
二维材料在纳米电子和光电器件方面具备巨大潜力。所谓二维材料，其实是一类新颖的超薄材料，具有不同于已有材料的特殊性能。它们超薄到什么程度呢？其一个维度达到原子级薄的尺度（约0.1nm～10nm），其余两个维度接近宏观或者宏观（一般在1μm以上），是纳米材料的一种。二维材料家族中最具知名度的“明星成员”无疑是石墨烯，其引起的热度被安德烈·盖姆本人称为“God Rush（淘金热）”。而二维材料的概念就是伴随着2004年石墨烯的成功分离而提出的。
二维材料之所以备受关注，是因为在科学上，可以借助它们观察到新的物理现象，发现新的物理规律；在技术上，它们有可能成为下一代的电子学和光电子学材料，并可能在传感、催化等领域获得广泛应用。要想充分实现二维材料在科学技术上的应用，第一个要做的就是发展更可控的制备方法，而这一点恰恰是最难的。以石墨烯为例，实际上石墨烯一直就存在于自然界，只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨，区区1mm厚的石墨大约包含300万层石墨烯。而在单层石墨烯被成功制备出来后，人们才得以在此基础上开展进一步的研究。
用来构建纳米电子和光电器件的理想二维材料需具备三个条件：可调带隙、高载流子迁移率、较好的空气稳定性。是维SHIWEI（www.shiwhy.com）专注材料生长、器件制备及工艺处理解决方案。然而，大部分的二维材料只能满足其中的一个或两个条件。例如，石墨烯与黑磷都表现出极高的载流子迁移率，但是石墨烯的零带隙和黑磷较低的稳定性，这限制了他们在纳米电子学与光电器件方面的应用。因此，有必要探索新的二维材料体系。
CVT合成生长FePSe3FePSe3三元二维层状晶体材料
最近，新加坡南洋理工大学Liu Zheng 教授课题组报道了基于组分融合拓扑概念，由开罗五边形堆积而成的新型二维半导体PdPS。PdPS表现出优异的电学以及光电性能（650 nm光源）：高电子迁移率≈208 cm2 V−1 s-1，高开关比≈108，高光响应率5.2 × 104 A W−1、光增益1.0 × 105，以及极高探测率1.0 × 1013 Jones。特别重要的是，这种优异的褶皱五边形原子结构赋予了PdPS较大的载流子迁移率各向异性比与光电流各向异性比，分别高达3.9与2.3。这些优异的性能使得二维开罗五边形PdPS半导体在纳米电子学、光电子学、偏振纳米电子学中具有巨大潜力。PdPS单晶通过化学气相传输（CVT）方法合成，尺寸可达5mm×1mm。EDX图谱表明PdPS比例约为1.09:1.05:1。粉末XRD数据确定了确定了其结构。
PdPS单层可以通过机械剥离获得。经原子力显微镜（AFM）测试表明其单层厚度约0.8 nm。扫描隧道显微镜（STEM）确认了其褶皱五边形结构。快速傅里叶变换（FFT）确认了剥离的PdPS的高度结晶性。根据原子分辨率（HRSTEM）图，（020）与（002）面的层间距分别为2.84和2.85Å，对应着晶胞参数b≈5.68 Å和c≈5.70 Å，说明了生长的PdPS晶体结构与模拟的高度一致性。此外，EDX图谱也表明剥离的PdPS薄片中Pd、P、S元素分布均匀性。
PdPS样品的Raman峰P1（68 cm-1）、P4(447 cm-1)、P5(487 cm-1)随着PdPS厚度的降低而出现蓝移。并且单层PdPS的部分Raman峰几乎消失。这种现象可以归因于光学干涉与吸收能力的层数依赖性以及原子级薄的PdPS的弱声子振动模式。此外，Pd原子的d轨道、P和S原子的p轨道的杂化会引起强烈的层间耦合作用，这也影响Raman峰的表现。PdPS纳米片在空气中532K温度下烘烤30 min后的Raman光谱与新剥离的PdPS的Raman光谱对比，几乎无差别，这可以看出PdPS纳米片具有极好的空气稳定性。PdPS由于具有低对称性五边形结构，角度分辨率偏振Raman光谱用来表现PdPS的光学各向异性。特别是PdPS纳米片的P6(162 cm–1)，P3(387 cm–1)，与P5(487 cm–1)Raman峰显示出明显的各向异性。
PdPS 场效应晶体管（FET）器件转移特性曲线表明PdPS为n型半导体。通过制备具有十二电极的PdPS器件，对PdPS的电学各向异性进行了研究。随PdPS样品厚度的降低，PdPS器件源电流表现出更加明显的二次轴对称性。同样，电子迁移率也表现出明显的二次轴对称性，各向异性比高达3.9。PdPS具有高电子迁移率≈208 cm2 V−1 s-1，极高开关比≈108，高于其他2D材料。
由于PdPS优良的电学性能，Liu Zheng教授课题组研究了在650 nm与405 nm激光下的PdPS光电探测器的光电性能。在650 nm激光下，器件的光响应率为5.2×104 A W−1，光增益为1.0×105，探测率高达1.0×1013 Jones，比得上很多基于其他2D半导体的光电探测器。PdPS探测器的优异的光电性能可以归因于光闸效应。此外，也对PdPS探测器的光电各项异性进行了研究。不同厚度的PdPS探测器的光电流皆表现出二重对称性，光电流各向异性比高达2.3（650 nm激光下）。
总之，PdPS由于其独特的开罗五边形结构，而拥有优异的电学与光电性能，在光学、电学、光电方面表现出强烈的各向异性，并具有良好的空气稳定性。这些优异的性能使得PdPS在纳米电子学、光电子学、偏振纳米电子学上具有巨大潜在价值。
