（材料科学与工程学院/文）近日，在国家自然科学基金、深圳市高等院校稳定支持计划等项目支持下，索维奇智能新材料诺奖实验室成员徐成彦教授、甄良教授与香港理工大学柴扬教授合作，秦敬凯助理教授为第一作者，在国际著名刊物《材料科学进展》(Progress in Materials Science)发表了题为“Van der Waals heterostructures with one-dimensional atomic crystals”综述论文(Prog. Mater. Sci. 2021, 122: 100856)。文章从一维异质结构的基本概念讲起，系统评述了一维原子晶体范德华异质结构独特的物理特性，全面总结了该类异质结构在固态光子/电子/光电子器件、光电系统集成和电化学能量存储等领域的应用，并展望了其未来的应用前景和存在的关键问题。
半导体超晶格异质结构对现代微电子学和固体电子学的发展具有不可替代的重要作用。由于具有独特的线性结构、曲率和量子限域效应，一维原子晶体（纳米线、纳米管和纳米带）及其异质结构中电子/光子/声子的产生和传输都呈现出新的特点，为新型量子器件、电子和光电子器件的设计开发开辟了新的可能。近年来，基于界面弱范德华力（van der Waals）相互作用的集成策略在二维层状材料体系中获得了巨大的成功。由于界面结合不依赖于化学键和晶格匹配度，这种柔性集成方法同样可以适用于一维异质结构的设计构建，一维原子晶体可以和其它不同维度的材料整合成混合维度范德华异质结构，即1D+nD（n = 0, 2, 3）的组合。这种基于一维原子晶体的范德华异质结构极大地扩展了异质结构体系的范围，对基础物理研究和新型功能电子器件开发具有重要意义。
综述详细介绍了一维原子晶体范德华异质材料的结构特点与制备策略，包括一步合成法、范德华异质外延、液相驱动自组装和物理辅助转移等，分析了不同制备策略的优势与弊端。文章接着讨论了范德华异质材料体系结构相关的物理性能，包括空间限域效应和相变、能带结构和电学特性、光学特性、热学性能和环境稳定性和取向性质量输运等，详细梳理了其在固态电子器件（场效应逻辑器件、二极管、传感器）、光电子器件（光电探测器、太阳能电池、发光二极管）、光子器件和光电集成系统、电化学能量存储与转换（电催化、锂离子电池）等领域的应用，并深入讨论了一维范德华异质结构类型、功能和器件应用之间的相互关系。文章最后展望了一维范德华异质结构在新奇量子物理基础研究、新结构/新原理电子及光电子器件和电-光集成电路系统等领域的研究前景，指出了当前一维范德华异质结研究迫切需要解决的关键问题，为后续研究指明了方向。
近十年来，该团队围绕过渡金属硫族化合物等低维材料及其异质结构，从表界面性质出发，开展了MoS2、WSe2等二维半导体材料电学与光学性质研究，并通过引入缺陷、应变、电场等手段调制二维材料物性与器件性能，为构筑高性能光电器件奠定了基础。部分代表性工作发表于Nano Letters、ACS Nano、Advanced Functional Materials等业界公认的国际重要期刊，应邀在《先进材料》(Advanced Materials)发表了电化学脱嵌用于二维材料物性调制及功能器件方向的综述（Adv. Mater. 2021, 33: 2000581）。
《材料科学进展》是材料科学研究领域的综述性学术期刊，主要刊登在材料科学与工程某一研究领域最新研究进展的权威性评述论文，2020年影响因子为39.58。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0079642521000803
图1 基于一维原子晶体的范德华异质结构研究进展
