Kể từ khi graphene ra đời, các gia đình vật liệu hai chiều với độ dày cấp nguyên tử (như sunfua kim loại chuyển tiếp, phốt pho đen, bo nitride lục giác, v.v.) đã gây ra sự bùng nổ nghiên cứu toàn cầu do tính chất điện, quang học, nhiệt học và cơ học. Tuy nhiên, làm thế nào để đạt được chất lượng cao, diện tích lớn và có thể kiểm soát được các vật liệu này là thách thức cốt lõi và biên giới trong việc thúc đẩy chúng từ nghiên cứu cơ bản đến ứng dụng thực tế.

Hiện nay, việc chuẩn bị vật liệu hai chiều chủ yếu tuân theo hai lộ trình kỹ thuật "từ trên xuống" và "từ dưới lên", với các tính năng và kịch bản ứng dụng riêng:

I. Phương pháp từ trên xuống: lột cơ học với lột pha lỏng

1, tước cơ học: sử dụng băng dính từ tinh thể khối nhiều lần tước, có thể thu được mảnh vật liệu hai chiều chất lượng cao, nhưng kích thước nhỏ và sản lượng rất thấp, chủ yếu được sử dụng cho nghiên cứu vật chất cơ bản.

2, tách pha lỏng: phân tán vật liệu khối thành các lớp bằng siêu âm hoặc lực cắt trong một dung môi cụ thể, có thể đạt được sản lượng lớn, thích hợp cho vật liệu composite, chuẩn bị bùn, nhưng độ dày lớp tấm kết quả không đồng đều và nhiều khiếm khuyết.

B5-05=giá trị thông số Kd, (cài 2)

Đây là con đường hứa hẹn nhất để đạt được sự chuẩn bị vật liệu 2D diện tích lớn, chất lượng cao. Nguyên tắc của nó là trên một chất nền nhiệt độ cao (ví dụ như lá đồng, sapphire), thông qua các phản ứng hóa học của các khí tiền thân (ví dụ như metan, nguồn hữu cơ kim loại), làm cho các nguyên tử "tại chỗ" trên bề mặt chất nền, phát triển thành một bộ phim hai chiều.

Ưu điểm của công nghệ CVD là khả năng chuẩn bị màng đơn tinh thể cấp wafer hoặc màng đa tinh thể chất lượng cao tương thích trực tiếp với các quy trình bán dẫn hiện có, đặt nền móng cho việc xây dựng các thiết bị điện tử trong tương lai. Công nghệ CVD tiên tiến cũng có thể làm giảm hiệu quả nhiệt độ tăng trưởng và mở rộng phạm vi lựa chọn chất nền thông qua hỗ trợ plasma.

Mặc dù có những tiến bộ đáng kể, việc chuẩn bị vật liệu 2D có thể kiểm soát được vẫn phải đối mặt với một số thách thức:

1, chuẩn bị monocrystalline diện tích lớn: làm thế nào để đạt được kích thước lớn, sự phát triển của bộ phim monocrystalline mà không có ranh giới tinh thể trên nền tảng phi tinh thể là một vấn đề quan trọng.

Kiểm soát chính xác số lớp: Đạt được sự tăng trưởng đồng đều và có kiểm soát của một số lớp cụ thể (đặc biệt là lớp đơn) vẫn là một điểm nóng nghiên cứu.

3, Công nghệ chuyển giao không phá hủy: chuyển vật liệu hai chiều phát triển chất lượng cao đến chất nền chức năng mục tiêu mà không gây ra thiệt hại hoặc ô nhiễm, là nút cổ chai trong việc chuẩn bị thiết bị.

Phát triển và quy mô hóa các vật liệu mới: Khám phá các vật liệu hai chiều mới vượt ra ngoài MoS₂ và phát triển các phương pháp chuẩn bị có thể mở rộng.

Công nghệ chuẩn bị vật liệu hai chiều là cầu nối giữa tính chất kỳ diệu của nó với các ứng dụng thực tế. Hiện nay, lĩnh vực này đang chuyển từ khám phá ban đầu sang kiểm soát chính xác, từ các mẫu nhỏ trong phòng thí nghiệm sang sản xuất hàng loạt công nghiệp hóa. Mỗi bước đột phá trong công nghệ chuẩn bị sẽ mở ra một cánh cửa mới cho việc áp dụng vật liệu hai chiều trong các lĩnh vực điện tử thế hệ tiếp theo, quang điện tử và các thiết bị linh hoạt.