二维二硫化钼(MoS2)及应用
纳米结构二硫化钼的制备及其应用
纳米结构二硫化钼的制备及其应用纳米结构二硫化钼（MoS2）是一种具有优异性能和广泛应用前景的二维材料。
它具有优异的电子、磁学和光学性能，因此在能量存储、光电器件、催化剂等领域有着重要的应用。
本文将介绍纳米结构二硫化钼的制备方法以及其在不同领域的应用。
纳米结构二硫化钼的制备方法主要可以分为物理法和化学法两种。
物理法包括机械剥离法、化学气相沉积法等；化学法包括溶剂热法、水热法、氢气热解法等。
其中，机械剥离法是一种通过机械剥离的方式将二硫化钼从大块的晶体材料中剥离出来得到纳米结构的方法，该方法操作简单，但产率低；化学气相沉积法通过在高温下将金属蒸气和硫化物气氛反应得到纳米结构的二硫化钼，该方法适用于制备纳米薄膜，但设备复杂，成本高。
溶剂热法是一种将硫化物和金属盐溶解在有机溶剂中，在高温条件下进行反应制备纳米结构的方法，该方法操作简单，但控制精度低。
水热法是通过在高温高压水溶液中加入硫化物和金属盐，进行水热反应制备纳米结构，该方法操作简单，但产物的形貌和尺寸难以控制。
氢气热解法是一种通过在高温下将金属硫化物与氢反应得到纳米结构的二硫化钼，该方法操作简单，优势是产物纯度高，但反应时间长。
纳米结构二硫化钼在能源存储领域有着重要的应用。
它可以作为电容器的电极材料，具有高比电容和长循环寿命的特点。
另外，纳米结构二硫化钼也被广泛应用于锂离子电池和钠离子电池的负极材料，因其特殊的层状结构可以提供更多的储能位置，从而提高能量密度和循环寿命。
在光电器件方面，纳米结构二硫化钼的应用潜力巨大。
它具有较高的载流子迁移率和较大的光吸收系数，可以用作光电转换材料，例如太阳能电池和光电探测器。
此外，纳米结构二硫化钼还可以作为电容器的隔离层材料，利用其与金属基底之间的能带垒来改善器件的性能。
此外，纳米结构二硫化钼还具有优异的催化性能。
它可以作为催化剂用于氢化反应、氧化反应、还原反应等。
由于其二维结构具有丰富的活性位点和大的比表面积，纳米结构二硫化钼在催化领域具有广泛的应用前景。
二维类石墨烯结构的MoS2的制备及应用
二维类石墨烯结构的MoS2的制备及应用1.简介石墨烯具有优异的光电性能但该材料为零带隙材料，缺少能带隙，限制了其在光电器件等方面的应用。
过渡金属二元化合物(MX2)不仅具有与石墨烯相似的层状结构，并且在润滑、催化、光电器件等方面拥有独特的性能，成为了国内外研究热点。
二硫化钼(MoS2)作为一种典型的过渡金属二元化合物，具有类石墨烯结构，层内Mo与S原子之间构成共价键结构稳定，单层MoS的厚度为0.65 nm。
类石墨烯MoS2具有一定的带隙能(1.2~1.9 e V)。
此外，Mo和S为天然矿物，储量丰富，价格低廉，增强了MoS2在光电器件方面应用的可行性。
2.制备2.1 机械剥离法机械剥离法（mechanical exfoliation）属于一种相对比较成熟的二维层状材料制备方法，通过特制的黏性胶带克服二硫化钼分子间范德华力的作用实现剥离，最终得到减薄至少层甚至单层材料。
虽然机械剥离法简单易行，实现了二维层状二硫化钼高结晶度的单原子层厚度的剥离，但较差的可重复性导致其很难满足大规模制备的需求。
2.2 插层法锂离子插层法是随后发展起来的一种方法，通过添加诸如正丁基锂的插层剂，剧烈反应后增大二硫化钼层间距离以减小范德华力作用，然后超声处理，以得到少层至单层的二维层状二硫化钼，其优势在于所得二维层状二硫化钼质量较好且剥离程度较高。
锂离子插层的方法尽管可以方便地获得大量单层的二硫化钼，但插层导致的物理相变会使二硫化钼的半导体性质受到损失。
2.3 化学气相沉积法化学气相沉积（CVD）法，即固态硫源和钼源在高温情况下升华为气态的过程，通过改变保护气体的比例，来控制纳MoS2的结构。
化学气相沉积法其原理是在高温下实现Mo和S的固态前驱体的热分解，将所释放出的Mo和S原子沉积在选定基底上，从而生长成二维薄膜的方法。
CVD 法经检验被证明有利于制备大表面积、厚度可控且具备优异电子性能的二维层状二硫化钼，是一种常见的“自下而上”的制备方法。
二硫化钼及其复合材料的制备与应用
二硫化钼及其复合材料的制备与应用二硫化钼（MoS2）是一种具有广泛应用前景的二维材料，具有优异的力学性能、光电性能和化学稳定性。
在过去的几年里，二硫化钼及其复合材料已经成为研究的热点，其在能源存储、光电器件、传感器和催化剂等领域都具有重要的应用价值。
二硫化钼具有独特的层状结构，每个层由一个钼原子层和两个硫原子层交替排列组成。
这种层状结构赋予了二硫化钼优异的力学性能，使得其具有很高的弹性模量、优异的弯曲性能和强大的韧性，因此被广泛应用于纳米电子学、柔性电子学和纳米机器人等领域。
在光电器件方面，二硫化钼具有优异的光电转换性能和光电学特性，可以用于制备光伏材料、光电探测器和光电传感器等器件，其在太阳能电池和光电器件领域有着广阔的应用前景。
二硫化钼还具有优异的光催化性能，可以作为催化剂用于光催化水分解和二氧化碳还原等反应中。
在能源存储方面，二硫化钼因其独特的电化学性能和优异的导电性能，可以被应用于锂离子电池、超级电容器和钠离子电池等能源存储器件中。
其具有高比容量、优异的循环稳定性和优异的充放电性能，因此在能源存储领域有着广泛的应用前景。
除了单一的二硫化钼材料外，二硫化钼复合材料也备受关注。
通过将二硫化钼与其他二维材料或者纳米材料进行复合，可以进一步提升材料的性能和功能。
将二硫化钼与石墨烯复合可以增强其导电性能和力学性能；将二硫化钼与氧化物复合可以提高其光催化性能和光电转换性能。
二硫化钼复合材料已经成为研究的热点之一，其在各个领域都具有重要的应用价值。
目前，二硫化钼及其复合材料的制备方法主要包括机械剪切法、化学气相沉积法、溶液法、水热法等。
这些制备方法各有优缺点，可以根据材料的具体应用需求进行选择。
随着二硫化钼及其复合材料研究的不断深入，新的制备方法和表征技术也在不断涌现，为其在各个领域的应用提供了更多的可能性。
二硫化钼及其复合材料的制备与应用
二硫化钼及其复合材料的制备与应用二硫化钼（MoS2）是一种典型的层状二维材料，具有优异的电学、光学、力学和化学性质。
MoS2在电子学、光电子学、化学传感器等领域具有广阔的应用前景。
本文主要介绍MoS2及其复合材料的制备和应用。
1. MoS2的制备方法MoS2的制备方法主要有三种：机械剥离法、气相化学气相沉积法（CVD）和气相沉积-结晶法。
（1）机械剥离法机械剥离法是一种简单易行的制备方法。
将天然MoS2矿物进行机械剥离，可以得到单层或多层MoS2。
该方法制备的MoS2具有宽带隙，适合制备场效应晶体管和光电器件。
但机械剥离法的缺陷在于MoS2表面容易产生化学反应，导致在制备过程中MoS2的物理化学性质改变。
（2）气相化学气相沉积法气相化学气相沉积法是一种制备高质量MoS2的方法。
该方法使用Mo和S的前体化合物，如Mo(CO)6和(DMT)2S，通过化学反应制备MoS2。
CVD法可控制MoS2的厚度和形状，得到高质量MoS2，具有优异的电学性质。
（3）气相沉积-结晶法气相沉积-结晶法是一种新型的MoS2制备方法。
该方法通过等离子体化学气相沉积，在Silicon衬底上生长MoS2薄膜，在高温环境下结晶。
该方法制备的MoS2具有非常高的结晶度，垂直于衬底的MoS2纳米片数量高达10层。
这种高质量MoS2具有极佳的电学和光学性质。
2. MoS2的应用MoS2具有较大的比表面积、良好的吸附性能和优异的光学性能，被广泛应用于传感器、光电器件和催化剂等领域。
（1）传感器应用MoS2能够通过吸附分子，在表面产生多种物理化学性质的变化，因此被广泛应用于气体传感器和化学传感器。
在气体传感器中，MoS2可以吸附NH3、NO2、CO、H2等气体，能够实现高灵敏度和高选择性的检测。
在化学传感器中，MoS2可以吸附Na+、K+等离子体，实现高精度的离子浓度检测。
（2）光电器件应用MoS2具有可调谐的光电性质，在光电器件中具有广泛的应用前景。
固体润滑二硫化钼(MoS2)材料的应用
一、固体润滑二硫化钼（MoS2）材料的应用固体润滑二硫化钼（MoS2）材料的应用可归纳为以下诸多方两：1.负荷高的滑动部件，如重型机械、拉丝机械等；2.高速运动的滑动部件，如弹丸与枪膛之间的滑动面；3.速度低的滑动部件，如机床导轨等；4.温高的滑动部件，如炼钢机械、汽轮机等；上海亿霖润滑材料有限公司：132 **** ****5. 度低的滑动部件。
如致冷机械、液氧、液氨输送机械等：；6. 高真空条件下的滑动部件，如原子宇航器上的机械等；7. 接受强辐射的滑动部件，如原子能发电站的某些机械；8.耐腐蚀的滑动部件，如处于强酸、强碱和海水中的活动部件；9. 需防止压配装时损坏的部件，如果某些紧固件等；10.长需期搁置、一旦启动就要求运转很好的部件，如安全装置、汽车驾驶盘的保险装置、导弹防卫系统等；11. 安装能再接近的部件，如原子能机械、航犬机械等；12. 安装后不能冉拆卸的部件。
如桥梁支承、航天器的密封部件等；13. 电性良好的滑动部件，如可变电阻触点、电机电刷等；14. 有微振动的滑动部件，如汽车、飞机等有不平衡件的自动工具等；15. 不能使用油泵油路系统润滑二硫化钼（MoS2）的机械，如宇宙飞船、人造卫星上的滑动部件等；16. 环境条件很清洁的滑动部件，如办公机械、食品机械、精密仪表、家用电器和电子计算机等；17. 耐磨粒磨损的运动部件，如钻探机械、农业耕作机械等；18. 环境条件很恶劣的运动部件，如矿山机械、建筑机械、潜水机械等。
还可以列出一些固体润滑二硫化钼（MoS2）材料的垃用范畴。
每一类间体润滑二硫化钼（MoS2）材料可以在多个领域、多种工业或多种工况条件下得到应用。
而每一个领域、每一种工业或每一种工况条件下也可以成用多种类型的固体润滑二硫化钼（MoS2）材料。
其中涉及到固体润滑二硫化钼（MoS2）材料的设计、制备工艺方法和应用技术等，下面仅举几方面得到成功应用的范例。
二硫化钼及其复合材料的制备与应用
二硫化钼及其复合材料的制备与应用二硫化钼（MoS2）是一种常见的二维材料，具有广泛的应用前景。
制备和应用技术的研究对于开发其潜在的应用具有重要意义。
本文将讨论关于二硫化钼及其复合材料制备和应用的相关内容。
谈到了二硫化钼的制备方法。
传统的制备方法主要包括化学气相沉积（CVD）、气体相硫化法、机械合成法、水热法等。
CVD是一种常用的方法，通过在高温下将金属硫化物分子在基底上分解沉积，形成二硫化钼薄膜。
机械合成法则是将金属硫化物与硫反应，通过机械装置将其研磨并制成纳米颗粒。
水热法则是利用水热反应条件，在高温高压下将硫与金属离子（如钼离子）反应生成纳米级的二硫化钼颗粒。
介绍了二硫化钼复合材料的制备方法。
二硫化钼复合材料的制备通常涉及将二硫化钼与其他材料进行复合。
常见的复合材料包括二硫化钼/石墨烯复合材料、二硫化钼/多壁碳纳米管复合材料等。
这些复合材料的制备方法一般包括物理混合法、化学沉积法、电化学沉积法等。
制备二硫化钼/石墨烯复合材料时，可以通过机械混合法将二硫化钼颗粒与石墨烯颗粒混合，然后用化学还原法将其还原成复合材料。
然后，探讨了二硫化钼及其复合材料的应用。
由于其独特的物理和化学性质，二硫化钼及其复合材料在电子器件、光电器件、催化剂、传感器、润滑剂等领域具有广泛的应用。
二硫化钼薄膜可以作为电子器件中的场效应晶体管（FET）的通道材料，用于制备高性能的电子器件。
二硫化钼/石墨烯复合材料可以用于制备高性能的电池电极材料，提高电池的能量存储性能。
二硫化钼复合材料还可以用作催化剂，在化学反应中起到催化作用。
二维二硫化钼(MoS2)及应用
16
MoS2
早在1986年，就有人通过插入锂的方法成功剥离出单层二硫化钼。 2007年，世界上第一支纳米二硫化钼晶体管在美国马里兰大学问世，但由于其迁移 率并不理想因而并未引起太多注意。 2011年，Kis教授实验组在上发表了自己利用单层二硫化钼成功制造晶体管的文章， 引起轰动。 2011年11月，该实验组又报道了世界上第一只二硫化钼集成电路的成功研制。他们 将两只二硫化钼晶体管集成在一起，实现了简单的“或非”运算。 2012年，美国的Liu实验组报导了采用原子层沉积工艺制作的场效应晶体管，他们在 Al2O3绝缘衬底上使用23层，总厚度为15nm的二硫化钼纳米片层材料，成功制造出 双栅MOSFET，迁移率达到517cm2/V· s，是最初的纳米二硫化钼晶体管迁移率的10 倍。 同年，日本东京大学的Zhang实验组利用离子液体作为栅极绝缘体，使用纳米二硫 化钼材料成功研制出了双极型晶体管，其空穴和电子导电的开关比均大于102，实现 了较高的空穴迁移率。
二维材料典型 代表：石墨烯
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研究背景
制备石墨烯（graphene）之路
早期美国和日本的科学家试图分别利用硅片以及原子力显微镜的针尖在石 墨的表面摩擦获得单层的石墨烯，但是很可惜没有对产物进行细致的测量。 2005年，美国Kim Philip 等人通过铅笔的石墨笔芯划写表面，也成功地得 到了石墨薄片，但是这些薄片的最低层数只能够达到十层左右这个工作为 单层石墨烯实物的发现提供了一种可能，令人遗憾的是幸运之神并没有眷 顾他们。 利用石墨独特的层内强共价键结合而层间范德瓦尔斯弱相互作用的特点， 人们长期以来一直试图尝试把石墨这种层状材料分解为单个原子层。其中 化学剥离的方法可以将层状材料的各单位原子层有效分离，但是无法从剥 离后的胶状体中提取出孤立的二维晶体；化学剥离石墨的实验结果也表明， 其剥离产物是多个原子层的原子晶体堆垛而成。 英国曼彻斯特大学的K.S. Novoselov和A.K. Geim两位俄裔科学家利用最普 通的胶带在高定向热解石墨上反复剥离，最终首次从石墨中剥离出单个原 子层的基本层结构，即石墨烯。石墨烯的发现立即震撼了凝聚态物理界， 这一突破性进展为类石墨烯二维原子晶体的制备及其新奇量子效应研究开 拓了崭新的领域。
层状二硫化钼纳米复合材料在超级电容器中的应用
层状二硫化钼纳米复合材料在超级电容器中的应用超级电容器（supercapacitor）是一种高性能储能装置，具有高能量密度和高功率密度的特点，被广泛应用于电子设备、交通工具和可再生能源储存等领域。
然而，传统的超级电容器在电能存储密度和循环寿命方面仍存在挑战。
因此，寻找一种具有较高储能密度和较长循环寿命的电极材料对于超级电容器的发展至关重要。
近年来，层状二硫化钼纳米复合材料受到了研究人员的广泛关注。
层状二硫化钼（MoS2）是一种二维结构的材料，具有优异的化学稳定性和电化学活性。
通过将MoS2与其他导电材料（如碳纳米管、石墨烯等）复合，可以实现对电容器性能的进一步优化。
层状二硫化钼纳米复合材料具有许多优越的特性，使其成为超级电容器的有力候选材料。
首先，由于层状结构和大表面积，MoS2可以提供更大的电荷存储空间，从而提高电容量和储能密度。
其次，MoS2具有优异的电导率和快速离子迁移速度，使得层状二硫化钼纳米复合材料具有较高的功率密度。
此外，MoS2表面的大量反应活性位点可以促进电极材料与电解质之间的电荷传递和离子传输，从而提高超级电容器的循环稳定性和寿命。
在超级电容器的应用中，层状二硫化钼纳米复合材料的制备方法和结构调控对于性能的改善至关重要。
研究表明，采用多步法制备的层状二硫化钼纳米复合材料具有更好的电容性能。
一种常见的方法是通过溶液浸渍、电沉积或晶体生长等方法将MoS2与导电支撑物相结合。
同时，可以通过调控MoS2层状结构的层数、粒径和形貌等参数来优化电容器的性能。
例如，较小的层状结构和较大的比表面积可以提高电荷传递速率和储能密度。
层状二硫化钼纳米复合材料在实际应用中已经取得了一些良好的成果。
研究人员发现，在超级电容器中使用MoS2纳米片和碳纳米管纳米复合电极材料，可以实现高达400 F/g的超高电容量，并且在10000次循环充放电后仍保持90%以上的容量保持率。
此外，层状二硫化钼纳米复合材料还可以与其他材料（如金属氧化物、金属硫化物等）复合，进一步提高超级电容器的性能。
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图（4）MoS2的原子结构
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MoS2
图（5）MoS2的能带图
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MoS2
与具有二维层状结构的石墨烯不同, 类石墨烯二硫化钼具有特殊 的能带结构(图5), 它的布里渊区的能带是一个平面, 该面上每一点与 布里渊区中心的连线都构成一个k 矢量(即波数矢量), 而每一个k 矢量 都有一个能级E(k)与之对应, 故将该布里渊区平面沿着高对称点展开 即得图5 中的能带展开图.Γ表示布里渊区中心, H、K和Λ分别表示布 里渊区的高对称点, C1表示导带, 而V1 和V2 则表示两条分立的价带; A、B表示从导带到价带的两种竖直跃迁方式, 而I 则表示从导带到价 带的非竖直跃迁方式;Eg表示竖直跃迁的能带隙而Egʹ则表示非竖直跃 迁的能带隙. 相比于石墨烯的零能带隙, 类石墨烯二硫化钼存在1.291.90 eV 的能带隙, 而二硫化钼晶体的能带隙为Egʹ=1.29 eV, 电子跃迁 方式为非竖直跃迁; 但当小于100 nm时, 由于量子限域效应, 能隙不断 扩大, 单层二硫化钼的能带隙达到1.90 eV, 同时电子的跃迁方式变为竖 直跃迁。
2
研究背景
石墨烯（Graphene）是二维结构的一个典 型代表，它只有一个原子层厚，达到了母体石 墨的几何极限。作为一个理想的二维量子体系， 在理论上Graphene并不是一个新事物。Wallace Philip 在20世纪40年代就对石墨烯二维量子体 系的电子结构开展了研究。几年后，石墨烯的 波函数方程被 J. W. Mcclur 成功推导得到。尽 管人们对Graphene的电输运性能提出过质疑， 但是并没有阻挡理论学家对石墨烯这个理想模 型结构的研究热情。
/Article/ShowInfo.asp?InfoID=51115
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研究背景
过渡金属二硫属化物
自从石墨烯问世以来, 与其结构类似的二维层状纳米材料在众多研究领域引 起了更为广泛的关注。其中，过渡金属二维层状化合物的光、电、力学和催化 等性能虽然在过去得到一定关注，但对它们的研究一直处于初步阶段，直到近 些年才取得一些突破性的进展。二维过渡金属二硫属化物XM2（其中X代表过渡 金属原子，M代表硫族元素）以其半导体性被认为是有希望延续摩尔定律的材 料。二维过渡金属二硫属化物(transition metal dichalcogenides )包含44种能形成 稳定二维结构的化合物，其中有金属（例如NbTe2, TaTe2），半导体（MoS2， MoSe2,WS2），也有超导体（NbS2, NbSe2, TaS2）。类似于石墨烯，二维过渡金 属二硫属化物也是一种层状材料，层与层之间通过范德瓦尔斯力相互作用，可 以通过剥离的方法得到单层。在过渡金属二硫属化物中，二硫化钼因其在电子、 光电领域潜在的应用前景，是研究最多的一种材料。 二硫化钼(MoS2) 是已知的二维半导体材料中光电性能最优秀的材料之一,单 原子层厚的MoS2 是禁带宽度为1.8 eV 的二维直接带隙半导体材料, 可以用来发 展新型的纳米电子器件和光电功能器件[1]。过渡金 Nhomakorabea二硫属化物
图（1）TMDs在元素周期表上的位置
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研究背景
过渡金属二硫属化物
图（2）TMDs两种原子结构示意图
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研究背景
过渡金属二硫属化物
图（3）TMDs的SEM图[2] [2] Manish Chhowalla, The chemistry of two-dimensional layered transition metal dichalcogenide nanosheets. Nature chemistry, 2013,263–275.
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研究背景
中国石墨烯技术重大突破——石墨烯层数可调控
近期，中国科学院上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室SOI材料课 题组在层数可控石墨烯薄膜制备方面取得新进展。课题组设计了Ni/Cu体系，并利用离子注入技 术引入碳源，通过精确控制注入碳的剂量，成功实现了对石墨烯层数的调控。相关研究成果以S ynt-hesis of Layer Tunable Graphene: A Combined Kinetic Implantation and Thermal Ejection Ap-proa ch为题作为背封面（Back Cover)文章发表在Advanced Functional Materials 2015年第24期上。 石墨烯以其优异的电学性能、出众的热导率以及卓越的力学性能等被人们普遍认为是后硅 CMOS时代延续摩尔定律的最有竞争力的电子材料，拥有广阔的应用前景。然而，针对特殊的 应用需求必须对石墨烯的层数进行精确控制。上海微系统所SOI材料课题组围绕石墨烯层数控制 问题，结合Ni和Cu在CVD法中制备石墨烯的特点，利用两种材料对碳溶解能力的不同，设计了 Ni/Cu体系（即在25μm厚的Cu箔上电子束蒸发一层300nm的Ni)，并利用半导体产业中成熟的离 子注入技术将碳离子注入到Ni/Cu体系中的Ni层中，通过控制注入碳离子的剂量（即4E15ato-ms/ cm2剂量对应单层石墨烯，8E15atoms/cm2剂量对应双层石墨烯)，经退火后成功实现了单、双层 石墨烯的制备。 与传统的CVD制备石墨烯工艺相比，离子注入技术具有低温掺杂、精确的能量和剂量控制 和高均匀性等优点，采用离子注入法制备石墨烯单双层数仅受碳注入剂量的影响，与气体的体 积比、衬底厚度以及生长温度无关。此外，离子注入技术与现代半导体技术相兼容，有助于实 现石墨烯作为电子材料在半导体器件领域真正的应用 该研究得到了国家自然科学基金委创 新研究群体、优秀青年基金、中国科学院高迁移率材料创新研究团队等相关研究计划的支持。
目录
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研究背景
MoS2 典型应用：MOS管
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展望
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研究背景
简介
维度是最能定义材料体系的一个重要参数。由于 维度受限导致的小尺寸效应、量子限域效应和表面效 应等的作用，低维结构表现出新颖的结构特性和独特 的物理性质。低维结构是指三维空间中至少有一维尺 度受限，并且还必须表现出新的特性或性能提升，两 者缺一不可。按维数分类，纳米结构的基体可分为零 维、一维、二维和三维。准零维（原子团簇、纳米颗 粒等）、准一维（纳米线、纳米管等）以及由低维结 构为基元组成的三维结构随着纳米科学与技术的快速 发展被广泛研究。
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研究背景
半导体所等共同证实单层二硫化钼谷选择圆偏振光吸收性质
《自然—通讯》（Nature Communications）最近发表了北京大学国际量子材料科学 中心(冯济研究员和王恩哥教授为通讯作者)与中国科学院物理研究所和半导体研究所合 作的文章Valley-selective circular dichroism of monolayer molybdenum disulphide。这项研 究工作首次从理论上预言，并从实验上证实了单层二硫化钼的谷选择圆偏振光吸收性质。 对新型材料新奇量子特性的探索在现代科学研究中具有重要意义，它不但帮助人们 认识物理学规律，还为高新技术的发展推波助澜。对称性和拓扑结构在近期对新型量子 材料的探索备受关注。在这篇文章中，冯济研究员等通过第一性原理计算研究，对于单 层二硫化钼的光吸收进行了研究分析。这项工作表明，单层二硫化钼的能带在六边形布 里渊区的顶点附近拥有“谷”状结构，而相邻顶点的谷并不等价，它们分别吸收左旋光 和右旋光，其选择性近乎完美。这一理论得到了物理所刘宝利研究员研究组和半导体所 谭平恒研究员研究组在实验上的证实。 这项研究首次发现了材料中谷的旋光选择性，对于新一代电子学—谷电子学的发展 具有极其重要的意义。此前，谷电子学应用的最大挑战，即谷极化尚未在单层原子薄膜 中实现，而单层二硫化钼的谷选择性圆偏振光吸收特征恰恰解决了这一问题。材料的光 霍尔效应更为单层二硫化钼中光电子学与谷电子学应用构筑了桥梁。 这项研究得到了国家自然科学基金委、国家科技部等的资助。
[1] Coleman J N, Lotya M, O'Neill A, etal. Two-dimensional nanosheets produced by liquid exfoliation of layered materials.Science,2011,331:568~571
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研究背景
二维材料典型 代表：石墨烯
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研究背景
制备石墨烯（graphene）之路
早期美国和日本的科学家试图分别利用硅片以及原子力显微镜的针尖在石 墨的表面摩擦获得单层的石墨烯，但是很可惜没有对产物进行细致的测量。 2005年，美国Kim Philip 等人通过铅笔的石墨笔芯划写表面，也成功地得 到了石墨薄片，但是这些薄片的最低层数只能够达到十层左右这个工作为 单层石墨烯实物的发现提供了一种可能，令人遗憾的是幸运之神并没有眷 顾他们。 利用石墨独特的层内强共价键结合而层间范德瓦尔斯弱相互作用的特点， 人们长期以来一直试图尝试把石墨这种层状材料分解为单个原子层。其中 化学剥离的方法可以将层状材料的各单位原子层有效分离，但是无法从剥 离后的胶状体中提取出孤立的二维晶体；化学剥离石墨的实验结果也表明， 其剥离产物是多个原子层的原子晶体堆垛而成。 英国曼彻斯特大学的K.S. Novoselov和A.K. Geim两位俄裔科学家利用最普 通的胶带在高定向热解石墨上反复剥离，最终首次从石墨中剥离出单个原 子层的基本层结构，即石墨烯。石墨烯的发现立即震撼了凝聚态物理界， 这一突破性进展为类石墨烯二维原子晶体的制备及其新奇量子效应研究开 拓了崭新的领域。
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MoS2
MoS2 基本 特性
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MoS2
近年来，以石墨稀为代表的二维纳米材料在微纳米电子领域引起了人们 的广泛兴趣，大家对于什么材料能够取代桂成为下一代大规模集成电路的基 础材料非常关心。石墨稀一度成为人们关注的焦点，但其表现出的无带隙的 能带结构并不适于电路的制作。因此，具有相似结构性质，但在能带结构上 更加优秀的二硫化钼逐渐成为新型半导体材料的研究热门。 MoS2起初作为工业润滑剂试用，然而随着纳米科技的兴起，人们对于 MoS2的研究也转入到纳米尺寸范围。单层MoS2是禁带宽度为1.8eV的二维直 接带隙半导体材料, 可以用来发展新型的纳米电子器件和光电功能器件。