對于材料學家而言，最大的成功之一在于：通過控制設計，得到具有多種優異性能的終極材料，并成功應用于實際生活中。且不要說應用到實際生活中，即便是控制多種功能的有效結合也不是一件容易的事情。
近年來，單原子層厚度的晶態二維材料越來越多。首先，不得不提的就是石墨烯，一種零重疊的半金屬。然后，就是金屬（NbSe2等），半導體（MoS2等），絕緣體（h-BN等）。這些二維材料大部分都能在空氣中穩定存在，并且和他們對應的三維材料性質大不相同。
二維材料為創造具有多種性質的異質結構提供了一個絕佳的平臺。當人們開始將幾種不同的二維材料垂直堆疊起來時，由于范德華力的作用，形成了許多新奇的異質結構。
圖1. 二維材料范德華異質結構制備策略
圖2. 二維范德華異質結構的組裝方法（wet transfer和pick-lift方法）
圖3. 二維范德華異質結構形貌表征
當不同的二維晶體堆疊在一起時，協同效應就變得非常重要。堆疊結構中，相鄰晶體之間會發生電荷重排和結構變化，這些變化可以通過調節各個元素之間的相對取向實現調控。
這些異質結構的研究有什么意義？
1）借以研究大量激動人心的物理現象
石墨烯和hBN相互作用引起光譜重構，使得霍夫施塔特蝴蝶效應和拓撲電流研究成為可能?？刂撇煌亩S晶體保持在非常接近的位置，可以研究隧穿效應和阻力效應。利用半導體化的單層二維材料，可以產生光學活性的異質結構。
2）材料功能和應用范圍的擴展
二維材料的各種組合，使得這些異質結構材料的功能范圍不斷擴展，應用領域不斷擴大。目前，具有最高遷移率的石墨烯晶體管是通過hBN包裹石墨烯實現的。光伏器件、發光二極管等功能器件中，很多透明電極都是通過光學活性的半導體層和石墨烯結合得到。
圖4. 二維范德華異質結構電學和光電應用
大部分二維異質結構材料是由不同的單層材料直接堆積而成。雖然這種方法較靈活，但是很慢，操作不方便。因此，開發新的制備技術迫在眉睫。譬如：如何直接通過CVD或者物理外延生長的方法生長大面積高質量的二維晶體？如何實現CVD生長的大面積二維晶體的有效轉移？是否能在溶液體系中開發較好的一步生長法？
圖5. 二維范德華異質結構的面內/垂直外延生長
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