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过渡金属硫族化合物（TMDCs）二维层状材料受到大量关注，过渡金属硫化物TMDs是一类层状材料，基本化学式可写作MX2，其中M代表过渡金属元素，包含Ti、V、Ta、Mo、W、Re等，X表示硫属元素原子S、Se、Te等。这类材料具有奇妙的电及光电性能，可以广泛的应用于能量转换和收集。由于几个原子厚的半导体TMDs由于二维限制表现出的有趣的物理现象，如原子级薄的MoS2的栅极诱发超导、单层MoS2的谷极化和自旋极化以及MoTe2从块体转变为少层过程中的能带打开现象等，这些几个原子厚的TMDs引起了研究者们的广泛兴趣。然而，研究者们大多通过机械剥离法来获得二维层片的TMDCs，二维过渡金属硫化物层片的批量生产仍然具有挑战性。

硒化钒是一种典型的金属性过渡金属硫化物（MTMD）。由于硒化钒中相邻V4+-V4+对的强电子耦合使得其具有金属性。通常块体硒化钒晶体通过化学气相传输技术和后续的由上至下剥离过程来获得及纳米厚的硒化钒纳米片。这个剥离过程缺乏可控性且难以量产获得大面积均匀的薄膜。而已液相法、物理气相沉积、化学气相沉积法为代表的自下而上合成方法已经被用来制备一些纳米尺度的硒化钒片或硒化钒垂直多晶薄膜等。然而可控的获得高质量、大晶粒、厚度小于10nm甚至是单层的硒化钒晶粒仍然有十分重要的意义。近年来“一步法”（金属氧化物或金属氯化物与硫属单质反应）和“两步法”（基底金属化后进行硫化）被广泛的用于试下TMDs的可控合成。前一种生长方法更有可能合成厚度可控的高质量TMDs晶体或者大面积的薄膜。这些合成方法方面的进展可以促进关于过渡金属硫化物厚度对其电/磁性能的影响方面的研究，也可以促进TMDs在电化学、锂电池等领域中的应用。

报道了通过“一步”化学气相沉积法在原子级平整的云母基底上范德华生长获得了1T相的薄层硒化钒VSe2微晶纳米片。纳米片的厚度可以从几纳米到几十纳米调整。此外研究者发现二维单晶硒化钒表现出优异的金属性，具有超高的电导率106S/m，比其他二维材料的电导率高了1-4个量级。

二维二硒化钒单晶及其超高电导率

在异质外延生长机制中，晶格对称度和晶格常数需要很好的匹配。然而在范德华外延生长模型中上述要求可以放宽，这使得层状材料可以在不同晶体对称度和很大的晶格错配度（NbSe2在云母上的生长错配度高达50%）下进行异质外延生长。这一技术被用于在氟晶云母（KMg3(AlSi3O10)F2）基底上生长多种层状材料包括拓扑绝缘体、过渡金属硫化物、二维GaSe等。在这一工作中云母和硒化钒的晶格匹配度很好，表现出相同的三重对称性。此外云母的晶格常数a1=0.53nm与硒化钒的a2=0.32nm的被匹配，晶格错配度仅-3.8%。这种良好的匹配使得硒化钒在云母上的外延生长近似于传统的同质外延模型。

二维层状材料及其研究现状

继单层石墨烯被发现后，科学家们就发现了越来越多的类石墨烯材料，因此开启了二维材料科学研究的先河。如图1为典型二维材料的示意图，其中主要包括石墨烯、TMDs、h-BN及黑磷等。其中 TMDs由于其带隙的适中性而被科学家们倍加关注，因此也成为新一代材料领域研究的一大热潮。

二维层状材料及其研究现状（含图）

二维TMDs主要表现出层状结构，是由平面叠加形成，且层与层之间通过范德华力相联系，相邻的层与层之间距离大概为0.65 nm。TMDs可以用MX2来表示，其中M和X分别表示过渡金属和硫族元素。简单来说，TMDs具有典型的X-M-X式的三明治结构，可以根据金属原子与硫属原子配位的方式的不同，化合物主要表现为三种结构，其中包括八面体和三菱柱配位等。然而根据化合物不同的堆叠方式，又可分为三方对称、六方对称以及菱形对称这三种不同结构，其也可以缩写表示为1T、2H以及3R结构。如图2所示，1T晶体结构的配位方式是按照Abc…堆积;2H晶体结构是按照AbABaB顺序堆叠;3R晶体结构是按照AbACaCBaB配位方式堆叠。在以上这三种结构当中，2H结构稳定。其中常见结构为1T和2H相，但是由于这两种相中金属原子的场环境不一样，从而导致这两个相表现出不一样的电子特性。比如2H相的WS2和MoS2都是半导体，但是1T相的它们则都表现出金属特性。不同的制备方式也会形成不一样的相结构，比如机械剥离产生的MoS2大部分都是呈现出2H相结构，但是通过溶液法制备出来的MoS2则是2H和1T相结构共存。硫属化合物元素组合的不同也会呈现出不一样的稳定相，例如大部分情况下MoS2是2H相结构，而1T相结构的MoS2则表现出亚稳金属相，其在一定环境下会相变为更加稳定的2H相。

二维层状材料及其研究现状（含图）

过渡金属硫属化合物（TMDs)不仅有优异的电学性质，比如良好的导电性、高的开关比等，而且引人注目的是 TMDs材料的能带可以根据需求进行适当的调控，这也大大有利于可调控器件的应用。图3 （a）和（b）分别为计算的不同层数MoS2和 WS2的能带结构，可见其都属于间接带隙。块状MoS2的能带价带顶和导带底位于空间的两个不同点，而单层MoS2的价带顶和导带底位于空间的同一K点，即变成了直接带隙结构。层数减少，结构将从间接带隙变为直接带隙。正是由于这些独特的结构性质，MoS2、WS2等过渡金属硫属化合物材料被广泛应用在光催化、锁模等光电科学领域。

二维层状材料及其研究现状（含图）

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