二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）层间扭转角的引入，为TMDCs的性能调控提供了一种新思路。大面积、高质量、全扭转角度双层扭角TMDCs（TB-TMDCs）的制备，是其能够被大规模应用的前提。然而，由于TB-TMDCs的制备需要克服较高的能量势垒，难以有效通过化学气相沉积（CVD）法制备出大面积、高质量和全扭转角度的TB-TMDCs材料，严重限制了其在扭转电子学领域的进一步发展与应用。
近日，西北工业大学黄维院士团队王学文教授课题组与物理科学与技术学院甘雪涛教授课题组、新加坡南洋理工大学刘政教授合作，在前期提出重构成核策略制备TB-TMDCs材料的基础上（Nature Communications, 2024, 15, 562），进一步提出了在CVD系统中引入倾斜衬底来制备TB-TMDCs，实现了TB-WS2层间扭转角度从0°到120°的制备，并观察到二次谐波（SHG）随层间扭转角度的可调谐性，为二维半导体光电器件的设计与优化提供了新的方法与思路。相关成果发表在Advanced Materials期刊，并被选为Frontispiece（扉页）论文。柔性电子研究院许曼章副教授、硕士生纪洪嘉和物理科学与技术学院的博士生张名文为本文的共同第一作者，黄维院士、王学文教授和甘雪涛教授为共同通讯作者。
研究团队发现，在CVD系统中，将限域空间中的SiO2/Si衬底倾斜放置，以改变衬底表面的反应浓度梯度，促进了TB-WS2扭转成核生长，制备出了全扭转角范围（0-120°）的TB-WS2，这一方法为直接原位生长高结晶质量的TB-TMDCs提供了新思路。通过扭转角实现了TB-WS2体系中SHG信号强度和相位的协同调控，角度依赖的光学特性进一步证实了TB-TMDCs在可调谐性光电器件中的潜在应用，为TB-TMDCs在光电子器件领域的应用提供了基础。
上述工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金基础科学中心项目、面上项目、青年项目、中央高校基本科研业务费等经费的支持。王学文教授课题组围绕特种柔性电子材料与智能传感技术开展研究，已在Nat. Commun.（1篇）、Sci. Adv.（1篇）、Adv. Mater.（8篇）、J. Am. Chem. Soc.（2篇）、Research（2篇）等国际权威学术期刊发表学术论文60余篇，同行他引8000余次。
文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313638
来源：西北工业大学