《科学通报》2021第1期发表了北京大学工学院材料系张艳锋教授课题组撰写的评述文章《二维金属性过渡金属硫属化合物的可控制备和潜在应用》。
文章介绍了高质量二维金属性过渡金属硫属化合物材料的化学气相沉积制备方法，该方法目前已实现了材料层厚、尺寸、形貌和相态上的可控制备；进而概述了这类材料在微纳电子学器件和电催化析氢等方面的研究进展，并对未来发展趋势以及面临的挑战进行总结和展望。
二维金属性过渡金属硫属化合物（MTMDCs）具有丰富、独特的物理化学性质（如超导、电荷密度波相变、磁性等），在电子器件、能源存储与转换等领域具有广泛的应用前景。
如何获得高质量的二维MTMDCs材料？
化学气相沉积（CVD）法可以兼顾大面积、大畴区、层厚可调、高晶体质量的制备需求，还能与目前的半导体工艺相兼容，因而受到人们的广泛关注。
近年来，北京大学张艳锋教授课题组在二维MTMDCs材料的可控制备、基本物性和应用探索方面取得了系列研究进展。
基于CVD法，他们成功地获得了层厚为几个纳米、畴区尺寸达几十微米的1T-VS2、1T-VSe2纳米片，发现这两种材料是构建基于单层半导体性TMDCs材料场效应晶体管（FET）器件的理想电极材料（Nano Lett, 2017, 17: 4908; Adv Mater, 2017, 29: 1702359）；
与此同时，他们在金箔上首次制备出了厘米尺度均匀、高质量的少层TaS2和单层TaSe2薄膜，研究了它们的电荷密度波（CDW）相转变随层厚变化的特性（Nat Commun, 2017, 8: 958；Adv Mater, 2018, 30: 1804616）；
随后，他们实现了三维多孔金衬底上1T-TaS2垂直纳米片阵列的可控制备（Adv Mater, 2018, 30: 1705916），以及高质量MTMDCs（TaS2、V5S8、NbS2）纳米片粉体的批量制备（J Am Chem Soc, 2019, 141: 18694），并探索了其在电催化析氢方面的应用；
此外，他们还成功地制备了大面积、高质量、环境稳定的NiTe2和VTe2单晶，并证明这两种材料均具有高导电性，在二维电子/光电子领域具有极高的应用前景（ACS Nano, 2020, 14: 9011; ACS Nano 2021, DOI: 10.1021/acsnano.0c10250）。
基于上述成果，张艳锋教授受邀在《科学通报》撰写评述文章，系统总结二维MTMDCs材料的CVD制备方法和新奇物理特性，以及其在场效应晶体管、电催化析氢应用中的研究进展。
在合成和物性研究方面，文章详细介绍了二维MTMDCs纳米片、大面积层厚均匀薄膜、垂直取向纳米片阵列、纳米片粉体的制备方法，分析了两种典型的合成路径（一步制备法和两步制备法）对材料层厚、畴区尺寸和几何形貌的影响，以及每种方法的关键影响因素。此外，文章还简要介绍了二维MTMDCs材料的CDW相转变、超导和磁性等物理特性的研究进展和待解决的问题。
在应用研究方面，本文详细地总结了金属性-半导体性TMDCs横向异质结和垂直异质结的FET器件构筑和性能研究；以及MTMDCs电催化析氢活性的理论和实验研究。同时，指出了两个研究领域所面临的挑战和发展方向，并提供了可能的解决途径。
总之，二维MTMDCs材料具有丰富的物性、良好的导电性和催化性能，期待其在未来的器件和能源领域中发挥更大的作用。
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