近日，我校窦卫东教授和吴海飞副教授课题组在Nature Index(NI)收录的自然科学类期刊《Applied Physics Letters》上发表一篇高水平论文，提出了利用In2Se3铁电特性调控Sn和Se原子的扩散动力学行为，制备出高质量二维SnSe薄膜的方法。此方法为高质量二维范德华异质结构的生长和性能调控提供了新的思路。
α-
的极化场取向调控SnSe薄膜的生长行为示意图
压电原子力显微镜（PFM）测得的α-随机分布的极化向上和极化向下电畴
SnSe在极化向上的α-呈现二维层状生长，在极化向下的α-呈现无规则岛状生长
SnSe作为一种新型的绿色环保型二维半导体材料，具有优异的热电和光电性能，且环保、储量丰富、价格低廉，近年来已成为热电材料和光电材料领域的新起之秀，引起了人们极大的关注。然而，大面积、高质量SnSe薄膜的制备至今仍然面临巨大的挑战。研究团队提出了在分子束外延系统中利用衬底的极化场控制吸附锡和硒原子的扩散动力学来调控SnSe生长行为的新思路。选取了二维铁电材料α-作为极性衬底，α-具有自发向上和自发向下的面外极化场取向，且可通过外加电场的方式实现极化场取向的反转。研究团队通过第一性原理的理论计算及实验验证，表明α-的极化场取向可以显著影响Sn和Se原子在α-极化基底上的动力学行为，即SnSe薄膜的生长行为对衬底的极化场取向非常敏感。当α-极化场的取向向上时，外延的SnSe呈现层状生长；当α-极化场取向向下时，外延的SnSe呈现无规则的岛状生长。即通过调控α-极化场取向可实现大面积、高质量二维SnSe薄膜的制备。
该研究成果为二维SnSe薄膜作为构建新型二维功能纳米电子器件的理想材料提供了一种可能性，也为其他高质量二维薄膜材料及二维范德华异质结构的生长和性能调控提供了新的思路。
我校2024届硕士研究生寿珂莹和浙江大学物理学院博士研究生沈金伯为该论文共同一作，我校为第一单位，窦卫东教授、吴海飞副教授和浙江大学陆赟豪教授为共同通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1063/5.0204179
