I en tidning publicerad i Nano , en grupp forskare från Sungkyunkwan University, Sydkorea tillhandahåller en omfattande genomgång av heterogent integrerade tvådimensionella (2-D) material från ett omfattande bibliotek av atomära 2-D-material med valbara materialegenskaper för att öppna fascinerande möjligheter för design av funktionella nya enheter.

Sedan upptäckten av grafen av Andre Geim och Konstantin Novoselov, 2D-material, t.ex., grafen, svart fosfor (BP), övergångsmetalldikalkogenider (TMDC), och hexagonal bornitrid (h-BN) har väckt stor uppmärksamhet på grund av deras breda fysikaliska egenskaper och breda användningsområde för elektroniska och optoelektroniska enheter. Forskning om dessa 2-D-material har mognat till den punkt där ett omfattande bibliotek av atomärt tunna 2-D-material med valbara materialegenskaper har skapats och fortsätter att växa.

Genom att kombinera eller stapla dessa 2D-material, det är möjligt att konstruera 2-D heterostrukturer, som är byggda genom att direkt stapla enskilda monolager bestående av olika material. Varje monolager inom en 2D-heterostruktur är mycket stabil, på grund av starka kovalenta bindningar mellan atomerna inom det monoskiktet. Dock, krafterna mellan monoskikten som håller monoskikten staplade ovanför varandra för att bilda 2D-heterostrukturen råkar vara relativt svaga van der Waals-interaktioner. På grund av detta, vart och ett av monoskikten behåller sina inneboende egenskaper.

Dessutom, till skillnad från i konventionella halvledarheterostrukturer där val av komponentmaterial är begränsat till de med liknande gitterstrukturer, gittermissanpassningskraven för staplade heterostrukturer kan mildras på grund av svagheten hos van der Waals krafter. Detta innebär att man kan kombinera isolering, halvledande, eller metalliska 2-D-material för att bilda en enda 2-D-heterostruktur trots deras olika gitterstrukturer.

När ett monolager staplas i kombination med andra monolager gjorda av olika material, en mängd nya heterostrukturer med atomärt tunna 2-D heterojunctions kan skapas. Heterostrukturer gjorda av en viss kombination av material kommer att ha en viss uppsättning fysiska egenskaper beroende på vilka material de är gjorda av. De ovanliga fysiska egenskaperna hos 2D-heterostrukturer gör dem lämpliga för användning i ett brett spektrum av applikationer.

I denna recension, olika 2-D heterostrukturer diskuteras tillsammans med en förklaring av nya elektroniska och optoelektroniska egenskaper, avancerad syntesteknisk utveckling, samt nya funktionella applikationer tillgängliga. Det ger en förståelse för de aktuella forskningstrenderna inom 2D-material, för att utforska framtida möjligheter för nanomaterialforskning.