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“新型二維材料的創(chuàng )造、制備與物性研究”項目榮獲國家自然科學(xué)獎二等獎

撰稿: 金屬研究所 發(fā)布時(shí)間:2024-06-24

6月24日,2023年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會(huì )在北京隆重舉行。由中國科學(xué)院金屬研究所完成的“新型二維材料的創(chuàng )造、制備與物性研究”項目榮獲國家自然科學(xué)獎二等獎,項目主要完成人為任文才、成會(huì )明、徐川、洪藝倫、高旸。

該項目深入系統地開(kāi)展了二維材料的化學(xué)氣相沉積(CVD)制備研究,解決了三類(lèi)典型的具有已知三維母體的二維材料[原子級厚度的層狀半導體性過(guò)渡金屬硫族化合物(TMD)、絕緣性六方氮化硼(h-BN)、非層狀金屬性過(guò)渡金屬碳化物(TMC)]的控制制備難題,并創(chuàng )造出全新的二維MoSi2N4材料體系,實(shí)現了從0到1的創(chuàng )新,極大豐富了二維材料的物性和應用。

該項目主要科學(xué)發(fā)現包括:發(fā)展了以金、鉑為基底的催化CVD方法,實(shí)現了大面積高質(zhì)量單層n、p型半導體WS2、WSe2以及單、雙層絕緣體h-BN的控制制備,研制出柔性薄膜晶體管陣列。發(fā)明了雙金屬基底CVD方法,攻克了非層狀TMC表面懸鍵導致的島狀生長(cháng)的經(jīng)典難題,制備出系列高質(zhì)量TMC二維晶體,并發(fā)現超薄Mo2C晶體為二維超導體。提出了硅配位鈍化二維非層狀過(guò)渡金屬氮化物表面懸鍵創(chuàng )制二維材料的新思想,CVD生長(cháng)出性能優(yōu)異的全新二維層狀半導體MoSi2N4,并預測出十多種結構相同但性質(zhì)迥異的二維新材料,開(kāi)拓出二維MoSi2N4材料新體系。

相關(guān)成果得到了石墨烯發(fā)現者和諾貝爾獎獲得者Novoselov教授、MXene發(fā)現者Gogotsi教授等的高度評價(jià),被認為是“重大突破”“二維材料發(fā)展的一個(gè)里程碑”,引領(lǐng)形成了二維材料研究新方向,入選了全球物理學(xué)領(lǐng)域重點(diǎn)新興前沿。

這是金屬所繼2017年石墨烯研究獲得國家自然科學(xué)二等獎之后(高質(zhì)量石墨烯材料的制備與應用基礎研究,主要完成人:任文才,成會(huì )明,陳宗平,吳忠帥,高力波),在二維材料領(lǐng)域獲得的第二項國家科學(xué)技術(shù)獎。