Conversion of non-van der Waals solids to 2D transition-metal chalcogenides

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作者
Zhiguo Du,Shubin Yang,Songmei Li,Jun Lou,Shuqing Zhang,Shuai Wang,Bin Li,Yongji Gong,Song Li,Xiaolong Zou,Pulickel M. Ajayan
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:577 (7791): 492-496 被引量:182
标识
DOI:10.1038/s41586-019-1904-x
摘要

Although two-dimensional (2D) atomic layers, such as transition-metal chalcogenides, have been widely synthesized using techniques such as exfoliation1–3 and vapour-phase growth4,5, it is still challenging to obtain phase-controlled 2D structures6–8. Here we demonstrate an effective synthesis strategy via the progressive transformation of non-van der Waals (non-vdW) solids to 2D vdW transition-metal chalcogenide layers with identified 2H (trigonal prismatic)/1T (octahedral) phases. The transformation, achieved by exposing non-vdW solids to chalcogen vapours, can be controlled using the enthalpies and vapour pressures of the reaction products. Heteroatom-substituted (such as yttrium and phosphorus) transition-metal chalcogenides can also be synthesized in this way, thus enabling a generic synthesis approach to engineering phase-selected 2D transition-metal chalcogenide structures with good stability at high temperatures (up to 1,373 kelvin) and achieving high-throughput production of monolayers. We anticipate that these 2D transition-metal chalcogenides will have broad applications for electronics, catalysis and energy storage. A synthetic approach is described, for efficiently converting non-van der Waals solids into two-dimensional van der Waals transition-metal chalcogenide layers with specific phases, enabling the high-throughput production of monolayers.
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