二維過渡金屬硫族化合物（TMDCs）層間扭轉角的引入，為TMDCs的性能調控提供了一種新思路。大面積、高品質、全扭轉角度雙層扭角TMDCs（TB-TMDCs）的制備，是其能夠被大規模應用的前提。然而，由于TB-TMDCs的制備需要克服較高的能量勢壘，難以有效通過化學氣相沉積（CVD）法制備出大面積、高品質和全扭轉角度的TB-TMDCs材料，嚴重限制了其在扭轉電子學領域的進一步發展與應用。
近日，西北工業大學黃維院士團隊王學文教授課題組與實體科學與技術學院甘雪濤教授課題組、新加坡南洋理工大學劉政教授合作，在前期提出重構成核政策制備TB-TMDCs材料的基礎上（Nature Communications, 2024, 15, 562），進一步提出了在CVD系統中引入傾斜襯底來制備TB-TMDCs，實作了TB-WS2層間扭轉角度從0°到120°的制備，并觀察到二次諧波（SHG）随層間扭轉角度的可調諧性，為二維半導體光電器件的設計與優化提供了新的方法與思路。相關成果發表在Advanced Materials期刊，并被選為Frontispiece（扉頁）論文。柔性電子研究院許曼章副教授、碩士生紀洪嘉和實體科學與技術學院的博士生張名文為本文的共同第一作者，黃維院士、王學文教授和甘雪濤教授為共同通訊作者。
研究團隊發現，在CVD系統中，将限域空間中的SiO2/Si襯底傾斜放置，以改變襯底表面的反應濃度梯度，促進了TB-WS2扭轉成核生長，制備出了全扭轉角範圍（0-120°）的TB-WS2，這一方法為直接原位生長高結晶品質的TB-TMDCs提供了新思路。通過扭轉角實作了TB-WS2體系中SHG信号強度和相位的協同調控，角度依賴的光學特性進一步證明了TB-TMDCs在可調諧性光電器件中的潛在應用，為TB-TMDCs在光電子器件領域的應用提供了基礎。
上述工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金基礎科學中心項目、面上項目、青年項目、中央高校基大學研業務費等經費的支援。王學文教授課題組圍繞特種柔性電子材料與智能傳感技術開展研究，已在Nat. Commun.（1篇）、Sci. Adv.（1篇）、Adv. Mater.（8篇）、J. Am. Chem. Soc.（2篇）、Research（2篇）等國際權威學術期刊發表學術論文60餘篇，同行他引8000餘次。
文章連結：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313638
來源：西北工業大學