CVT(Chemical Vapor Transport)即化學(xué)氣相輸運(yùn)法，該方法是生長(zhǎng)高質(zhì)量單晶材料最為常用也是最為成熟的方法。主要原理就是在真空密封石英管的一端放上所需生長(zhǎng)晶體的單質(zhì)元素比如A和B，用I2、Br2等作輸運(yùn)劑，或再加上合適的輔助礦化劑。然后將帶有原料的一端放置在高溫區(qū)，另一端放置在低溫區(qū)，輸運(yùn)劑會(huì)帶著原料A和B達(dá)到低溫區(qū)，由于低于A和B的熔點(diǎn)，A和B進(jìn)行反應(yīng)之后沉積在低溫一端，如此合成生長(zhǎng)制備高質(zhì)量的單晶材料。經(jīng)過理論研究和科學(xué)實(shí)驗(yàn)證明，運(yùn)用CVT法既能夠生長(zhǎng)制備高質(zhì)量的塊狀單晶，也能直接生長(zhǎng)制備高質(zhì)量的單層二維材料。

二維材料全稱為二維原子晶體材料，是指電子僅可在兩個(gè)維度的納米尺度（1-100nm）上自由運(yùn)動(dòng)（平面運(yùn)動(dòng)）的材料。二維材料是伴隨著2004年曼徹斯特大學(xué)Andre Geim小組與其他合作者成功分離出單原子層石墨材料——石墨烯（graphene）而提出的。石墨烯突出的特點(diǎn)是單原子層厚、高載流子遷移率、線性能譜、強(qiáng)度高。后續(xù)又有一些其他的二維材料陸續(xù)被分離出來，主要包括氮化硼（BN）和通式為MX2的過渡金屬硫族化合物（TMDs）。其中M是過渡金屬（例如Mo或W），X是硫族原素（例如S、Se或Te）。二維材料因其載流子遷移和熱量擴(kuò)散都被限制在二維平面內(nèi)，使得這種材料展現(xiàn)出許多奇特的性質(zhì)。

CVT合成生長(zhǎng)單層MoS2(二硫化鉬)

將MoO3粉末和S粉按照摩爾比1:2混合之后經(jīng)瑪瑙研缽充分研磨之后，取5mg混合物和I2，(碘的用量是0.5mg/mL，體積為石英管的體積)一起放置在石英管的一端，生長(zhǎng)基底(含氟云母片，藍(lán)寶石或者玻璃)放在石英管的另一端。然后將石英管抽至0.2mPa真空度并按照生長(zhǎng)溫度區(qū)間的長(zhǎng)度要求密封好。將密封好的石英管含原料的一端放置在高溫區(qū)，襯底放置在低溫區(qū)。然后將高溫區(qū)以10℃/min的升溫速率升溫至850℃，并維持0.5-2h，然后自然降溫至室溫，然后敲碎石英管取出樣品。

為了探索該方法是否可以被推廣到其他材料體系，也做了更多的實(shí)驗(yàn)嘗試。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，該方法可以也可以合成很多其他的材料提下，比如以WO3和S為原料，I2為傳輸劑合成了單層WS2(Fig. 25a)，以MoCl5即為原料又為傳輸劑，Se為Se源，制備出了多層MoSe2(Fig. 25b)；以WO3和MoO3，S為原料制備出了Mo1-xWoxS2二維合金(Fig. 25c)。除此之外，還制備出了1T相的ReS2(Fig. 25d)。均說明該方法可以很好地?cái)U(kuò)展到其他材料體系。

總結(jié)，本文的創(chuàng)新點(diǎn)在于將傳統(tǒng)晶體生長(zhǎng)方法CVT開創(chuàng)性地運(yùn)用到了直接生長(zhǎng)薄層二維材料領(lǐng)域，并且取得了很大的成功。