NSR综述：晶圆级单晶二维材料的制备

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是什么制约着二维材料，让它们难以走出实验室、迈向实际应用？是制备方法，尤其是晶圆级单晶二维材料的生长方法。

近日，新加坡南洋理工大学刘政教授和电子科技大学刘富才教授（共同通讯作者）等在《国家科学评论》（National Science Review, NSR）发表综述文章，系统且全面地总结了近几年晶圆级单晶二维材料制备的最新进展。

该文首先简明扼要地介绍了拥有新颖物理特性的二维材料：二维拓扑材料、二维铁电及压电材料、二维铁磁材料、转角异质结。

随后，该文系统总结了目前制备晶圆级单晶二维材料的策略，即自上而下和自下而上：

• 在自上而下的策略中，由于单层材料的面积和性能直接依赖于块体单晶的质量，获得高质量的块材显然尤为重要。为此，文章首先简述了块体单晶材料的生长方法。在获取单层材料方面，研究人员主要通过增强衬底和块材之间的结合力，减少块材在解离时因面外受力不均导致材料出现面内的破损，实现了大面积单晶二维材料的制备。
• 而在自下而上的策略中，选择与二维材料对称性相匹配的衬底使得材料的取向一致是实现晶圆级单晶的制备的重要手段之一。另一方面，一些新的方法比如盐辅助、相变工程也用于大面积单晶的制备。

最后，该文展望了二维材料未来的挑战：

1. 近几年涌现出大量具有奇异物理特性的二维材料，但这些新材料常不稳定或仅在低温下具有奇异物理性质，不利于常态环境应用，这是其未来应用的一大瓶颈；
2. 通过自上而下策略制备出的二维材料的界面容易被污染，进而恶化材料的性能，同时所需的贵金属也将推高实际应用成本；
3. 在自下而上策略中，虽然衬底匹配工程制备出了晶圆级材料，然而无法适配于当前微电子工艺，需要解决后续的晶圆级转移问题。

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