In een paper gepubliceerd in nano , een groep onderzoekers van de Sungkyunkwan University, Zuid-Korea biedt een uitgebreid overzicht van heterogeen geïntegreerde tweedimensionale (2-D) materialen uit een uitgebreide bibliotheek van atomaire 2D-materialen met selecteerbare materiaaleigenschappen om fascinerende mogelijkheden te openen voor het ontwerp van functionele nieuwe apparaten.

Sinds de ontdekking van grafeen door Andre Geim en Konstantin Novoselov, 2D materialen, bijv. grafeen, zwarte fosfor (BP), overgangsmetaal dichalcogeniden (TMDC's), en hexagonaal boornitride (h-BN) hebben veel aandacht getrokken vanwege hun brede fysieke eigenschappen en breed scala aan toepassingen voor elektronische en opto-elektronische apparaten. Onderzoek naar deze 2D-materialen is zo gerijpt dat er een uitgebreide bibliotheek van atomair dunne 2D-materialen met selecteerbare materiaaleigenschappen is gecreëerd en blijft groeien.

Door deze 2D-materialen te combineren of te stapelen, het is mogelijk om 2-D heterostructuren te construeren, die worden gebouwd door individuele monolagen die verschillende materialen bevatten direct op elkaar te stapelen. Elke monolaag binnen een 2-D heterostructuur is zeer stabiel, vanwege sterke covalente bindingen tussen de atomen in die monolaag. Echter, de krachten tussen de monolagen die de monolagen op elkaar gestapeld houden om de 2-D heterostructuur te vormen, blijken relatief zwakke van der Waals-interacties te zijn. Hierdoor, elk van de monolagen behoudt zijn intrinsieke eigenschappen.

Bovendien, in tegenstelling tot conventionele halfgeleider heterostructuren waar de materiaalkeuze van componenten beperkt is tot die met vergelijkbare roosterstructuren, de roostermismatch-vereisten van gestapelde heterostructuren kunnen worden versoepeld vanwege de zwakte van de van der Waal-krachten. Hierdoor kan men isolerend, halfgeleidend, of metalen 2-D materialen om een ​​enkele 2-D heterostructuur te vormen ondanks hun verschillende roosterstructuren.

Wanneer een monolaag wordt gestapeld in combinatie met andere monolagen gemaakt van verschillende materialen, een verscheidenheid aan nieuwe heterostructuren met atomair dunne 2-D heterojuncties kunnen worden gecreëerd. Heterostructuren gemaakt van een bepaalde combinatie van materialen hebben een bepaald aantal fysieke kenmerken, afhankelijk van de materialen waaruit ze zijn gemaakt. De ongebruikelijke fysieke kenmerken van 2-D heterostructuren maken ze geschikt voor gebruik in een breed scala aan toepassingen.

In deze recensie, verschillende 2-D heterostructuren worden besproken samen met een uitleg van nieuwe elektronische en opto-elektronische eigenschappen, geavanceerde synthese technische ontwikkelingen, evenals nieuwe functionele toepassingen beschikbaar. Het geeft inzicht in de huidige onderzoekstrends in 2D-materialen, om toekomstige mogelijkheden voor nanomateriaalonderzoek te verkennen.