编辑推荐

专题：二维材料与未来信息器件

化学气相沉积法精准制备二维异质结：现状与展望

郝玉龙，彭奥林，张世伟，陆雪媚，周洁，郝国林

物理学报, 2025, 74(22):228101

doi：10.7498/aps.74.20251305

cstr：32037.14.aps.74.20251305

二维(two-dimensional，2D)异质结因其能整合不同组分的材料并产生新颖物理现象，已成为构筑下一代光电子与微电子器件的理想平台。化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)技术是实现其大面积、高质量、可控制备的关键途径。本综述系统梳理了CVD法制备2D异质结的最新进展，重点阐述了通过前驱体设计、温度场调控、气体诱导及衬底工程四大核心策略，在精准调控异质结结构(垂直/横向)、界面、组分及结晶质量方面的机理与成果。目前该技术仍面临较大挑战，未来通过融合原位表征、多尺度模拟与人工智能优化，有望实现从“经验试错”到“精准设计”的跨越，推动2D异质结在量子计算、柔性电子等前沿领域的实际应用。

原文链接  PDF

编辑推荐

专题：二维材料与未来信息器件

二维过渡金属硫化物的晶相结构与物性调控

李宽，崔国梁，刘美壮，徐小志

物理学报, 2025, 74(22):226401

doi：10.7498/aps.74.20251141

cstr：32037.14.aps.74.20251141

原子级厚度的二维过渡金属硫化物(2D-TMDs)材料展现出丰富的物理性质，如量子自旋霍尔效应、超导电性、电荷密度波、铁电性和铁磁性等，而受到了广泛的关注。2D-TMDs材料通过不同的层间堆叠方式和元素配位几何，可以呈现出物理性质迥异的晶相结构。通过晶相工程改变2D-TMDs材料的晶相结构是实现其电子结构、量子态及功能特性调控的有效策略。本文聚焦于热力学亚稳相2D-TMDs的制备，详细总结了利用物理化学手段诱导晶相结构转变的调控机理和直接相选择合成特定晶相结构的技术进展，及其对材料电子结构、超导电性、磁性、铁电性等物性的影响。最后，对利用晶相工程进行2D-TMDs结构和物性调控的研究现状和未来发展进行总结和展望。

图1  二维TMDs材料诱导相变方法

原文链接  PDF

编辑推荐

专题：二维材料与未来信息器件

等离激元增强范德瓦耳斯光电探测器偏振性能研究进展

菅佳玲，钱科宇，王子坚，苏雨辰，翁正进，肖少庆，南海燕

物理学报, 2025, 74(22):228502

doi：10.7498/aps.74.20251165

cstr：32037.14.aps.74.20251165

偏振探测是获取光矢量信息的重要手段，广泛应用于光通信、智能感知与生物传感等领域。二维范德瓦耳斯材料因其独特的各向异性与可调电学特性，为实现高性能偏振探测提供了新的材料平台，但这类材料存在本征吸收弱、响应效率有限等局限性。等离激元结构可在微纳尺度实现强局域光场调控，是突破上述局限性、提升探测性能的重要手段。本文系统梳理了等离激元微纳结构与范德瓦耳斯材料的光学耦合机制，分析了不同类型等离激元结构在各类偏振光探测中的作用与优势。最后，讨论了该方向在偏振敏感光通信、片上光计算与信息处理、仿真视觉与图像识别等前沿领域的应用前景，展望了未来研究面临的机遇与挑战。

图1 本文内容示意图，共分为范德瓦耳斯材料、等离激元结构、等离激元的增强机制以及应用4个部分

原文链接  PDF

编辑推荐

专题：二维材料与未来信息器件

层数依赖3R相MoS₂的拉曼光谱研究

陈炳烨，蒋彬，黄伟沣，罗鑫

物理学报, 2025, 74(22):226301

doi：10.7498/aps.74.20251222

cstr：32037.14.aps.74.20251222

本文系统研究了过渡金属二硫化物3R相MoS₂的声子性质，并与常见的2H相进行了对比。研究通过拉曼光谱实验结合线性链模型、力常数模型和键极化模型，对不同堆垛结构的振动模式、峰位及强度演化规律进行了深入分析。结果表明，高频拉曼光谱难以有效区分两种相，但二次谐波对晶体对称性极为敏感，可清晰实现堆垛相的鉴别；在低频区域，线性链模型能够刻画剪切模与呼吸模的层数依赖性，而力常数模型因引入层内和层间的力常数后能更准确地拟合实验趋势；键极化模型进一步解释了不同堆垛结构下拉曼散射强度的差异；在高频区域，3R相的峰位差对层数变化更加敏感，因而在层数判定中具有更高的可靠性，同时表面效应在其高频声子行为中起着更为关键的作用。综上所述，本文全面揭示了3R相MoS₂的独特声子特征及层数依赖性，为低维材料的堆垛结构识别和物性调控提供了重要依据，并为其在光电器件、量子器件中的应用奠定了基础。

图3 (a)平行偏振下2—5层2H和3R相MoS₂低波数拉曼谱线；(b)线性链模型；线性链模型对(c) 2H相和(d) 3R相的低波数峰拟合结果；(e)力常数模型；力常数模型对(f) 2H和(g) 3R相的低波数峰拟合结果

原文链接  PDF

编辑推荐

专题：二维材料与未来信息器件

低温化学气相沉积法可控合成二维铁电α-In₂Se₃

汪成阳，李月鑫，何沿沿，李美，钟轮，接文静

物理学报, 2025, 74(22):228102

doi：10.7498/aps.74.20251070

cstr：32037.14.aps.74.20251070

二维铁电半导体α-In₂Se₃在新型电子器件中具有重要应用前景。然而采用化学气相沉积法(CVD)，该材料通常需要高于650 ℃的高温。本研究提出一种低温合成策略，通过引入KCl/LiCl/NH₄Cl三元催化剂体系，在400—460 ℃ (优化条件440 ℃)制备α-In₂Se₃薄膜，该工艺较传统方法降低温度200 ℃以上。扫描电子显微镜(SEM)表征显示材料形貌可通过温度与气体流速协同调控，从六边形薄片转变为连续均匀薄膜；能量色散谱仪(EDS)分析表明元素比例接近理想化学计量比(In∶Se = 36.38∶63.62)；拉曼光谱(特征峰103/180/195 cm^–1) 与X射线光电子能谱(XPS) (In∶Se = 1.92∶3.00) 共同证实材料为纯α相、化学计量比接近理想值。基于此材料构建的阻变器件表现出模拟阻变的特性，模拟了生物突触的长时程增强/抑制行为。在人工神经网络仿真中，对MNIST数据集的图像识别准确率均在90%以上。该低温合成工艺突破高温限制，为α-In₂Se₃在硅基神经形态计算芯片中的规模化集成提供可行路径。

原文链接  PDF

编辑推荐

专题：二维材料与未来信息器件

基于单层交错磁体实现巨大的谷极化效应

谢伟锋，王利波，许雄，乐云亮，夏华艳，贺龙辉，王辉

物理学报, 2025, 74(22):227502

doi：10.7498/aps.74.20251066

cstr：32037.14.aps.74.20251066

稳定且显著的谷极化效应是谷自由度在谷电子器件中应用的关键。基于第一性原理计算，本文发现单层交错磁体V₂Se₂O在单轴应变下的谷极化效应关联磁性原子V之间的净磁矩，提出了实现巨大谷极化效应的两种策略。其一，利用Cr原子替换V₂Se₂O单层中的一个V原子形成亚铁磁单层VCrSe₂O，使磁性原子之间的净磁矩足够大，实现巨大的谷极化效应。通过在a轴或b轴方向施加单轴应变能显著地提升谷极化值，且谷极化值与磁性原子之间的净磁矩呈近线性关系。其二，构建V₂Se₂O单层和α-SnO单层的范德瓦耳斯异质结，镜面对称破缺的堆垛方式使V原子之间出现净磁矩，从而实现显著的谷极化效应。通过压缩异质结的层间距离可以引起V原子之间净磁矩的增加，能将谷极化值提升至近400 meV。本工作在单层交错磁体的基础上提出了实现巨大谷极化的两种策略，为基于交错磁体构筑的亚铁磁单层和异质结材料在谷电子学领域的应用提供理论指导。

图2 VCrSe₂O单层的稳定性分析和电子排列示意图   (a) 在VCrSe₂O单层的2×2超胞中，V和Cr原子以1∶1比例可能存在的不同位点替换结构，图中只标记出了V和Cr原子；(b) 不同替换结构的相对能量，其中P1—P6对应图(a)中的6种结构，以P1结构的能量作为参考点；(c) VCrSe₂O单层P1结构的俯视图和侧视图，其中灰色虚线为不同子晶格沿对角线方向的垂直镜面M_ϕ，此时镜面对称破缺；(d) VCrSe₂O单层的声子谱；(e) VCrSe₂O单层在300 K下的AIMD；(f) 磁性原子V和Cr在局域畸变八面体下的能级分布和电子排列

原文链接  PDF

《物理学报》2025年第22期全文链接：

https://wulixb.iphy.ac.cn/custom/2025/22