Desde la aparición del grafeno, las familias de materiales bidimensionales con espesor atómico (como sulfuros metálicos de transición, fósforo negro, nitruro de Boron hexagonal, etc.) han desencadenado un auge mundial de la investigación debido a sus propiedades eléctricas, ópticas, térmicas y mecánicas. Sin embargo, cómo lograr una preparación de alta calidad, a gran escala y controlable de estos materiales es el desafío central y el campo de vanguardia que enfrenta para impulsarlos de la investigación básica a la aplicación práctica.

En la actualidad, la preparación de materiales bidimensionales sigue principalmente dos rutas técnicas: "de arriba hacia abajo" y "de abajo hacia arriba", cada una con sus características y escenarios de aplicación:

I. método de arriba hacia abajo: desprendimiento mecánico y desprendimiento líquido

1. desprendimiento mecánico: el uso de cinta adhesiva para desprenderse repetidamente del cristal a granel puede obtener láminas de materiales bidimensionales de alta calidad intrínseca, pero el tamaño es pequeño y la producción es extremadamente baja, principalmente para la investigación física básica.

2. desprendimiento de fase líquida: dispersar el material a granel en una capa a través de ultrasonido o fuerza de corte en un disolvente específico puede lograr una mayor producción, adecuado para la preparación de materiales compuestos y pulpa, pero el espesor de la capa resultante es desigual y hay muchos defectos.

II. método ascendente: depósito químico de vapor

Este es el camino más prometedor para lograr la preparación de materiales bidimensionales de gran área y alta calidad. El principio es que en un sustrato de alta temperatura (como láminas de cobre y zafiros), a través de la reacción química de gases precursores (como metano y fuentes orgánicas metálicas), los átomos se forman en núcleos "in situ" en la superficie del sustrato y crecen en películas bidimensionales.

La ventaja de la tecnología CVD es que puede preparar películas monocristalinas a nivel de obleas o policristalinas de alta calidad, que pueden ser compatibles directamente con los procesos semiconductores existentes, sentando las bases para la construcción de dispositivos electrónicos futuros. La tecnología avanzada de CVD también puede reducir efectivamente la temperatura de crecimiento y ampliar el rango de selección del sustrato a través de la asistencia de plasma.

A pesar de los notables avances, la preparación controlable de materiales bidimensionales todavía enfrenta muchos desafíos:

1. preparación de Monocristales a gran escala: cómo lograr el crecimiento de películas monocristalinas de gran tamaño y sin límites de grano en sustratos no monocristalinos es un problema clave.

2. control preciso del número de capas: lograr un crecimiento uniforme y controlable de un número específico de capas (especialmente una sola capa) sigue siendo un foco de Investigación.

3. tecnología de transferencia no destructiva: la transferencia de materiales bidimensionales crecientes a un sustrato funcional objetivo de alta calidad sin introducir daños o contaminación es el cuello de botella de la preparación del dispositivo.

4. desarrollo y escala de nuevos materiales: explorar nuevos materiales bidimensionales que vayan más allá de mosč y desarrollar sus métodos de preparación escalables.

La tecnología de preparación de materiales bidimensionales es un puente que conecta sus propiedades físicas mágicas con aplicaciones prácticas. En la actualidad, el campo está pasando de la exploración inicial al control de precisión, de pequeñas muestras de laboratorio a la producción industrial a gran escala. Cada avance en la tecnología de preparación abrirá nuevas puertas a la aplicación de materiales bidimensionales en la próxima generación de electrónica, optoelectrónica, dispositivos flexibles y otros campos.