基于TMD的二维异质结构，由于其独特的电子结构，在隧道晶体管、发光二极管和光探测器等低功率、高性能的柔性光电器件领域具有广阔的应用前景。

复杂二维异质结构的合成，是其实现应用的基础和关键问题。按照生长方向来说，二维异质结构可分为两种：

1）纵向异质结：一般通过范德华堆叠方法制备。

       2）侧边异质结：一般通过一步或多步CVD方法制备。

图1. CVD制备二维侧边异质结

Zhengwei Zhang, Peng Chen, Xidong Duan, Xiangfeng Duan et al. Robust epitaxial growth of two-dimensional heterostructures, multiheterostructures, and superlattices. Science 2017, 357, 788–792.

就二维侧边异质结构材料而言，尤其是针对多结二维侧边异质结，虽然已经开发了一系列合成方法，但是绝大多数策略至少还存在以下问题之一：

1）不能实现对单个晶畴的原位控制。

2）需要频繁更换反应设备或者原料，操作复杂，耗时长。

3）边界暴露在空气中被污染，周期性结构中的晶畴尺寸呈现出不均匀性。

       有鉴于此，美国University of South Florida的Sahoo和Gutiérrez团队报道了一种原位控制合成多结二维侧边异质结构的一步CVD法。

图2. 合成原理示意图

      在这种CVD工艺中，只需要切换不同组成的载气，就能够实现单层多结侧边异质结的原子结构精确控制。载气中加入水汽，水分子的存在，有利于选择性控制金属前驱体上水诱导的氧化和蒸发，以及基底上成核，从而实现连续的外延生长。

图3. 基于MoSe₂ 和 WSe₂的异质结

图4. 基于MoS₂ 和 WS₂的异质结

       光致发光谱图表明，多结二维侧边异质结在带宽上具有连续的空间调控。原子分辨成像表明，单晶结构中不同TMD晶畴之间几乎没有形成缺陷。电子传输测试表明，异质结上可产生类似二极管的响应。

图5. 电学表征

       总之，这项研究为我们提供了一种全新的、更简单、更具操作性的二维异质结制备方法，为二维异质结的规模化生产和实际应用提供了良好的借鉴！

Prasana K. Sahoo, Humberto R. Gutiérrez et al. One-pot growth of two-dimensional lateral heterostructures via sequential edge-epitaxy. Nature 2017, 553, 63–67.

来源：纳米人