2D材料

柔性透明衬底上二维( 2D )量子材料(如MoS2、WSe2 )的直接合成、大规模集成和图形化是柔性共形器件应用的研究热点。然而，普通气相合成方法中新兴的2D材料的生长温度(如850℃)远远超出了柔性衬底(如聚二甲基硅氧烷( PDMS ) )的容限。此外，大多数生长系统中的随机成核和生长过程限制了所预测的集成和模式自由。在这里，我们报道了一种快速的直接激光结晶和无掩模大规模的MoS2和WSe2晶体在PDMS衬底上的图形化。首先通过脉冲激光沉积( PLD )系统在柔性衬底上沉积一层化学计量比非晶态2D薄膜，然后利用可调谐纳秒激光( 1064nm )控制结晶和直接写入过程。讨论了脉冲宽度、脉冲个数、沉积非晶2D层厚度对2D材料结晶的影响。通过光学光谱和电学表征证实了柔性衬底上结晶的二维材料的质量。这种新方法为未来基于二维材料的可穿戴、透明和柔性设备的计算机辅助设计模型直接结晶复杂图案开辟了新的机会。

摘要\n具有高电子迁移率的二维氧化铋( Bi2O2Se )在未来高性能、柔性的电子和光电子器件中具有优势。然而，薄的Bi2O2Se片的转移是相当困难的，限制了其力学性能的测量和在柔性器件中的应用探索。在此，我们发展了一种可靠有效的聚二甲基硅氧烷( PDMS )介导的方法，可以将Bi2O2Se薄片从生长的基底转移到目标基底上，如微机电系统基底。转移薄片的高保真度源于PDMS薄膜的高粘结能和柔韧性。首次采用纳米压痕法研究了二维Bi2O2Se的力学性能。研究发现，在二维半导体中，少层Bi2O2Se具有较大的本征刚度，为18 ~ 23 GPa，杨氏模量为88.7 ± 14.4 GPa，与理论值相符。此外，少层Bi2O2Se能够承受超过3 %的高径向应变，表现出优异的柔韧性。2D Bi2O2Se力学性能可靠传递方法和文献的发展，共同填补了这一新兴材料力学性能理论预测和实验验证的空白，将推动基于2D Bi2O2Se的柔性电子和光电子领域。

近几十年来，表面科学的研究已经建立了对清洁无机表面进行亚nm精细功能化的能力，但对于许多应用来说，对弹性体等非晶态材料的表面化学进行类似的控制是非常有用的。在这里，我们表明，在石墨上组装、光聚合的二炔两亲分子的条状单分子层可以共价转移到聚二甲基硅氧烷( PDMS )上，这种弹性体在微流控、软机器、可穿戴电子、细胞培养等领域有着广泛的应用。该工艺制备了\u003c 1nm厚的精密聚合物薄膜，具有1nm宽的功能图案，控制了界面润湿和反应活性，以及对柔性、超窄Au纳米线的模板吸附。聚二乙炔分子表现出偏振荧光发射，揭示了聚合物的位置、取向和环境，并能抵抗吸附，这是PDMS功能化中的常见问题。这些发现说明了在非晶态材料中非均匀性长度尺度以下进行表面化学图形化的途径。