Depuis l'avènement du graphène, une famille de matériaux bidimensionnels d'épaisseur atomique (tels que les sulfures de métaux de transition, le phosphore noir, le Nitrure de bore hexagonal, etc.) a déclenché un boom mondial de la recherche en raison de leurs propriétés électriques, optiques, thermiques et mécaniques. Cependant, la façon dont ces matériaux peuvent être préparés de manière contrôlée, de grande surface et de haute qualité est un défi central et un domaine de pointe pour les faire passer de la recherche fondamentale à des applications pratiques.

À l'heure actuelle, la préparation de matériaux bidimensionnels suit principalement deux voies techniques "Top - down" et "bottom - up", chacune avec des caractéristiques et des scénarios d'application:

I. méthode descendante: décapage mécanique et décapage en phase liquide

1, décapage mécanique: utilisez le ruban adhésif pour décaper à plusieurs reprises du cristal de bloc, vous pouvez obtenir des feuilles de matériau bidimensionnel de haute qualité intrinsèque, mais avec une petite taille et un rendement extrêmement faible, principalement pour la recherche fondamentale.

2, décapage en phase liquide: le matériau de bloc est dispersé en couches par ultrasons ou force de cisaillement dans un solvant spécifique, peut atteindre un rendement plus élevé, adapté aux matériaux composites, à la préparation de pâte, mais l'épaisseur de la couche de feuille résultante est inégale et plus défectueuse.

II. Méthode ascendante: dépôt chimique en phase vapeur

C'est le chemin le plus prometteur vers la préparation de matériaux bidimensionnels de grande surface et de haute qualité. Le principe est de nucléer les atomes « in situ » à la surface du substrat, en les faisant croître en films minces bidimensionnels, par réaction chimique d'un gaz précurseur (méthane, source organométallique) sur un substrat à haute température (par exemple, feuille de cuivre, saphir).

L'avantage de la technologie CVD réside dans la possibilité de préparer des films minces monocristallins ou polycristallins de haute qualité au niveau de la plaquette, qui peuvent être directement compatibles avec les processus de semi - conducteurs existants, jetant les bases de la construction de l'électronique du futur. La technologie CVD avancée peut également être assistée par plasma pour réduire efficacement la température de croissance et élargir la gamme de choix de substrats.

Malgré des progrès remarquables, la préparation contrôlable des matériaux bidimensionnels reste confrontée à de nombreux défis:

Préparation de monocristaux de grande surface: comment réaliser une croissance de film mince monocristallin de grande taille et sans joints de grains sur un substrat non monocristallin est un casse - tête clé.

Contrôle précis du nombre de couches: atteindre un nombre spécifique de couches (en particulier une seule couche) pour une croissance uniforme et contrôlée reste un point chaud de la recherche.

3, technologie de transfert non destructif: le transfert de haute qualité du matériau bidimensionnel en croissance sur le substrat fonctionnel cible sans introduire de dommages ou de contamination est un goulot d'étranglement pour la préparation du dispositif.

Développement et mise à l'échelle de nouveaux matériaux: Explorez de nouveaux matériaux bidimensionnels au - delà du mos₂ et développez leurs méthodes de préparation évolutives.

La technologie de préparation de matériaux bidimensionnels est un pont reliant sa matérialité magique à des applications pratiques. À l'heure actuelle, le domaine passe de l'exploration initiale au contrôle de précision, des petits échantillons en laboratoire à la production industrielle de masse. Chaque percée dans la technologie de préparation ouvrira de nouvelles portes pour l'application de matériaux bidimensionnels dans les domaines de l'électronique de prochaine génération, de l'optoélectronique, des dispositifs flexibles et plus encore.