层状材料，又名范德瓦尔斯晶体，在最近几年引起了人们极大的研究兴趣[1,2,3]。这些材料都有一个共同的结构特征，即层与层之间由较弱的范德瓦尔斯力键合在一起，而每一单分子层则依靠较强的共价键结合而形成。这种特性使人们可以很容易地通过机械剥离、化学剥离以及超声等方法获得单分子层或者多分子层的超薄二维纳米结构材料[4,5]。前期的研究发现这些超薄二维纳米材料能够展示许多丰富而新奇的物理特性，包括电荷密度波、拓扑绝缘体、超导现象、谷极化、压电效应、量子霍尔效应等等[6,7,8,9,10,11]。此外，研究还证明这些二维纳米材料在高密度动力电池、电致变色显示、催化剂和固体润滑剂等方面都有广泛的应用前景[12,13,14,15,16]。其中，石墨烯是由碳原子构成的单原子层厚度的材料，它是最早被发现、迄今为止被研究最广泛的二维材料[17]。石墨烯具有优异的力学、光学、热学等性质，在高温耐磨材料、柔性显示器、高性能热传感器等方面具有巨大的应用潜力[17,18,19]。然而，石墨烯的零带隙宽度特征大大限制了石墨烯在电子学领域中的应用，特别是在半导体光电子学领域。因此，人们将注意力转向其它具有类石墨烯结构的二维材料，例如六方氮化硼、金属二硫属化合物、硅烯、锗烯等[1, 20, 21, 22]。
其中，层状的金属硫属化合物是一个大的材料家族，包含上百个成员，例如二硫化钼、二硫化钨、二硫化钛、二硒化铌、二硒化铑等，这些成员的化学式可以统一用MX2来表示，M(M=Mo、W、Ti、Re、V、Nb、Sn等)为金属元素，而X(X=S、Se、Te)表示硫元素[3, 20, 23]。在这些材料之中，二硫化锡(SnS2)是一种由自然界中含量丰富的硫和锡两种元素组成的材料，常常被用于仿造镀金和颜料制备[24, 25]。与其他金属硫属化合物类似，SnS2具有层状的六方CdI2 晶体结构(图 1)，金属锡原子以六方密堆积的方式形成片状结构，镶嵌在由硫原子以六方密堆积形成的片状结构之间，因此，SnS2也容易形成单分子层或者多分子层的纳米片结构[24]。得益于这种二维平面结构，SnS2纳米片能很好地与传统的微纳加工工艺相兼容，使其在超薄、超轻、柔性器件中更具吸引力。此外，SnS2还是一种n型半导体材料，带隙约为2.4 eV[26]。适宜的带隙宽度使之具有较好的光学和电学特性，可用于全息记录、场效应晶体管沟道、光探测器、太阳能电池、光催化剂等领域[26, 27]。
最近的研究表明，基于几个分子层厚度的SnS2纳米片场效应晶体管的载流子迁移率约5 cm2·V-1·S-1，其电流开关比能达到107，通过改进工艺，如制备溶液基顶栅场效应晶体管，其载流子迁移率能提高至230 cm2· V-1·S-1[28]。
 | 图1 (a) SnS2三维原子模型侧面示意图；(b) SnS2原子模型俯视图 (a) Side view of the three-dimensional atomic model of SnS2; (b) top view of the atomic model of SnS2 |
迄今为止，主要有3种方法被用于制备SnS2纳米片，即溶剂剥离法、力学剥离法以及气相沉积法[24, 25, 29]。其中，溶剂剥离法是在溶剂中剥离SnS2块体材料，此方法比较简单，但得到的SnS2纳米片均匀性差、缺陷多且容易褶皱，不利于器件的制备。物理剥离法常用于获得高结晶的超薄SnS2纳米片，但这种方法获得的纳米片产量较小且可控性差，只适用于基础科学研究。与前面两种方法相比，气相沉积法是使用相对较多的一种方法，这种方法制备的SnS2纳米片结晶度好，可控性相对较强且纳米片产量较高，适合工业中大规模应用。为此，本文将主要回顾近几年气相沉积法制备SnS2纳米片及其在光电器件领域中的应用进展。
2 气相沉积法制备SnS2纳米片 2.1 气相反应制备SnS2纳米片 2.1.1 高温硫化四氯化锡化学气相沉积是利用气态或者蒸气态的物质在衬底表面发生化学反应生成固态薄膜的过程。早在1999年，Parkin领导的研究小组就尝试在常压管式炉中利用硫化氢气体高温硫化四氯化锡来制备SnS2纳米片[30]。通过调控反应温度，他们获得了一系列锡的硫化物纳米片，包括SnS、SnS2和Sn2S3纳米片，所获得的纳米片以阵列的形式随机沉积在衬底上，边长约几百纳米，厚度分布在几十到几百纳米之间，如图2所示。此反应可以理解为简单的化学反应，在高温条件下硫化氢气体与四氯化锡气体反应生成锡的硫化物蒸气，蒸气被载气输运到衬底上沉积，进而形成不同价态的锡的硫化物纳米结构，并且在相对较低的温度(300 ℃)条件下SnS2更容易生长，而在更高的温度(525 ℃和545 ℃)条件下SnS和Sn2S3更容易形成。因此，此产物主要取决于反应温度，而SnS2纳米片的厚度、尺寸等主要取决于生长时间、载气流速、加热速率等因素。以上结果表明这种方法可以提供一种快速而便捷的途径制备SnS2纳米片结构。另外，从图 2中可以推断，此方法便于SnS2纳米片阵列直接沉积到一些导电衬底，例如泡沫镍、金属钛片等，适合作为电极材料直接用于能源存储器件，例如锂离子电池和超级电容等。
 | 图2 (a～d) 在300 ℃、475 ℃、525 ℃、545 ℃条件下制备的产物的SEM图片；(e～g) 300 ℃、525 ℃、545℃条件下制备的产物的拉曼光谱 (a-d) SEM images of the products prepared under 300 ℃,475 ℃,525 ℃,545 ℃;(e-g) Raman spectra of the products obtained under 300 ℃,525 ℃,545 ℃ |
高温条件下硫元素不仅可以取代四氯化锡中的氯元素，也可以取代锡的氧化物中的氧元素。威斯康星大学的Jin研究小组直接利用商业化的FTO导电玻璃作为锡的源材料，通过高温条件硫化FTO玻璃表面的氧化锡得到了大规模的SnS2纳米片阵列[31]。这个过程也是简单的化学反应，硫粉升华使石英管腔体形成富含硫的环境，在500～570 ℃的高温环境下，FTO上的二氧化锡薄膜直接与硫蒸气反应原位形成SnS2纳米片，获得的纳米片的尺寸在10 μm左右，厚约几百纳米，如图 3所示。在此实验过程中，原料主要为二氧化锡和硫粉，用硫粉代替硫化氢气体以及用二氧化锡代替四氯化锡不仅降低了生产成本，而且还提高了生产过程中的安全性、减少了对环境的污染。此外，这种直接硫化氧化锡薄膜的方法有利于在工业中大规模推广。利用热蒸发设备或者磁控溅射设备可以获得大面积、厚度可控的二氧化锡薄膜，然后再利用高温硫化的方法可以快速得到大规模的SnS2纳米片阵列。但是，这种方法仍然存在一定的不足，即多数纳米片是斜立于衬底上，并不平行于衬底，不利于光电器件的制备。
 | 图3 (a) 硫化FTO玻璃得到的SnS2纳米片SEM图像,插图为硫化后的FTO玻璃的光学图片；(b)单个二硫化锡纳米片的SEM图像，插图为纳米片的电子衍射图像；(c) 产物的XRD图谱以及标准二硫化锡的XRD图谱 (a) SEM images of the SnS2 nanosheets prepared via sulfuring FTO glass,the inset shows an optical image of the FTO glass after sulfuration; (b) SEM image of a single SnS2 nanosheet,the inset displays the selected-area electron diffraction image;(c) XRD pattern of the obtained product and thereference diffraction diagram |
最近，韩国浦项科技大学的Jo M H研究小组利用化学气相沉积法直接获得了超薄二维SnS2纳米片，如图 4所示[32]。此反应的简要过程可以描述如下：硫蒸气与二氧化锡蒸气直接反应形成气态SnS2，形成的SnS2被载气输运到二氧化硅衬底上沉积形核并逐渐长大形成大晶粒超薄纳米片。令人感兴趣的是，通过改变载气中氢气的比例，可以调控生成产物的价态以及晶体形貌，例如随着氢气含量的增加，纳米片由三角形逐渐变成四边形，且纳米片晶粒逐渐变小。图 4中的拉曼光谱表征证明三角形纳米片是SnS2，而四边形纳米片是SnS，说明在非还原气氛条件下，四价锡比二价更稳定。因此，这个研究结果对气相沉积法制备SnS2具有较高的指导意义。
 | 图4 (a) 合成SnS2纳米片的实验设备示意图；(b) 不同氢气浓度下产物的光学图片；(c,d)氢气浓度影响最终产物的机理分析 (a) Schematic diagram of the experimental setup for synthesizing SnS2 nanosheets; (b) optical images of the products prepared under different hydrogen concentration; (c,d) mechanism analysis of the influence of hydrogen concentration on the final products |
休斯顿大学的彭海斌研究小组使用光刻技术预先在二氧化硅衬底上制备了形核点阵列，然后利用化学气相沉积法在衬底上制备了二维SnS2纳米片阵列，如图 5所示[27]。获得的SnS2纳米片因为形核点位置的固定而定点生长，呈现较好的周期性，如图 5c所示。在这个过程中，该小组通过使用不同的金属作为形核点，发现Pd/Cr对SnS2的生长具有更好的促进作用。虽然这个方法利用金属形核点有利于生长，但也容易在获得的纳米片中引入一些杂质。相比于Jo M H研究小组的制备方法，彭海斌研究小组预先采用光刻技术制备形核点，然后再生长二维SnS2纳米片的方法可控性更高，更利于微纳器件的制备。以上研究结果表明利用化学气相沉积法制备SnS2是一个不错的合成方法，此方法可以通过改变载气、反应时间、反应温度等实验参数来获得厚度小、尺寸大、结晶度高的二维SnS2纳米片。另外，结合传统光刻技术或者电子束光刻技术，可以得到图案化的二维纳米片阵列，并直接用于光电器件的制作。
 | 图5 (a) 利用光刻技术制备图案化形核点阵列，并利用预先形成的形核点制备SnS2纳米片阵列的原理图；(b)SnS2合成装置以及机理示意图；(c)二维SnS2纳米片阵列光学图片 (a) Schematic diagram of experimentalprocedures to pattern seed arrays and use these predefined sites to seed the growth of SnS2 nanosheets; (b) schematic diagram of the experimental setup and the synthesis mechanism; (c) optical image of the 2D SnS2nanosheet array |
气相沉积法除了化学气相沉积法以外还包括物理气相沉积法，指在真空环境下，采用纯物理方法将源材料(固体或液体)表面气化成气态原子、分子或者离子，在衬底表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。物理气相沉积主要包括真空蒸镀、溅射镀膜、激光镀膜、离子镀膜等方法。到目前为止，物理气相沉积技术不仅可沉积金属膜、合金膜，还可以沉积陶瓷、半导体、聚合物膜等多种材料。利用该技术，孟祥敏研究小组近期成功地在云母片衬底上制备了大规模的二维SnS2纳米片，如图 6所示[29]。这些纳米片形貌为六方形，表面还算光滑，晶粒边长可达四十几微米。SnS2在高温条件下容易产生歧化反应，该小组通过引入过量硫粉形成富硫氛围来抑制SnS2的歧化，进而成功地实现了大面积二维SnS2纳米片的制备。整个实验过程中，该小组仅仅利用二硫化锡和硫粉作为材料源，通过简单的热蒸发在云母片衬底上沉积了大量SnS2纳米片样品，这个实验过程成本较低，产生的污染少，而且获得的纳米片质量较高，有利于微纳器件的制备。此外，该小组进一步发现产物中少许纳米片的表面具有明显的螺旋结构，并观察到了纳米片与衬底之间形成的薄膜干涉条纹。根据以上结果，他们推测这些纳米片中存在螺旋位错。
 | 图6 (a) 二维SnS2纳米片合成原理示意图； (b) 大面积二维SnS2纳米片的光学图片； (c,d) 六方与截角三角形SnS2纳米片的光学图片；(e,f)两个分别具有螺旋结构和薄膜干涉条纹的SnS2纳米片的光学图片；(g) 生长在云母片上的SnS2的XRD图谱以及标准XRD图谱 (a) Schematic illustration for synthesizing 2D SnS2 nanosheets; (b) optical image of the large-area 2D SnS2 nanosheets; (c,d) optical images of hexagonal and truncated triangular SnS2 nanosheets,respectively; (e,f) optical images of two SnS2 nanosheets showing spiral pattern and thin-film interference pattern,respectively; (g) XRD pattern of the obtained SnS2 nanosheets and thereference diffraction diagram |
经过进一步的原子力显微镜和透射电子显微镜表征，他们发现这些纳米片中的确存在螺旋条纹、人字形图案以及位错山丘，以上猜想得到了证实。这说明这些二维SnS2纳米片以螺位错驱动螺旋生长的模式进行生长，其生长过程可以用图 7的三维模型图来表示。根据表征结果，他们推测螺旋位错主要产生于SnS2晶畴表面由杂质引起的缺陷。在高温条件下，SnS2有可能发生歧化反应产生SnS，少量的SnS没有发生硫化反应，反而沉积到初期生成的SnS2晶畴的表面，形成杂质缺陷。由于SnS的结构和SnS2并不相同，后面输运来的SnS2蒸气将会在缺陷处形核并产生一个小的台阶，即初期的螺旋位错。根据Burton-Cabrera-Frank (BCF) 理论，位错台阶的边缘具有较高的晶面能量，更利于晶体生长。因此，SnS2将会从新形成的杂质缺陷处开始螺旋生长，并逐渐长大成螺旋状二维结构。由于在位错芯处存在较大的应力，因此晶体在纵向的生长速率将小于横向的生长速率，结果就是SnS2主要在二维平面内扩展，并进一步形成螺旋状二维纳米片，如图 7(e)所示。随着反应时间的延长，源材料的浓度降低，纳米片的生长速率将会降低，这将导致单位时间内生成的螺旋结构图案变小，最终形成“金字塔”似的位错山丘。
 | 图7 (a～d) SnS2螺旋结构生长过程示意图； (e) 表面具有六方螺旋螺旋结构的SnS2光学图片 (a-d) Schematic modes showing the growth process of a spiraled SnS2 nanosheet;(e) optical image of a typical SnS2 nanosheet with hexagonal spiral patterns on its surface |
对半导体材料而言，其最重要的应用之一就是数字电路中的场效应晶体管。图 8中的蓝色曲线和红色曲线分别表示基于SnS2纳米片和SnS纳米片的背栅场效应晶体管的转移特性曲线[32]。沟道材料中的纳米片是利用化学气相沉积法在氧化硅衬底上直接沉积而获得的。转移特性表明SnS2为N型半导体，而SnS为P型半导体。另外，从图 8的数据可以知道在室温条件下SnS2场效应晶体管的电流开关比约为104，电子载流子的迁移率约为2.16 cm2·V-1·s-1，SnS场效应晶体管的电流开关比约为1.5，空穴载流子的迁移率约为10.55 cm2·V-1·s-1。与硫化钼场效应晶体管相比，以上提到的性能参数还比较低，因此合成的器件离实际应用还有一定的距离，有必要进一步提高这些器件的性能。
 | 图8 基于SnS2和SnS纳米片的背栅场效应晶体管的转移特性曲线蓝色曲线表示SnS2，红线表示SnS Transfer characteristics of SnS2 and SnS nanosheets back-gate transistors,blue linerepresents SnS2 and red line is SnS |
为了提高SnS2纳米片场效应晶体管的载流子迁移率，日本国家材料科学研究所的Tsukagoshi研究小组利用剥离的单层SnS2纳米片制备了顶栅场效应晶体管[25]。他们采用原子层沉积技术制备了厚35 nm的Al2O3顶栅绝缘层,用热蒸发设备制备了Au/Ti (50 nm/5 nm)作为电极，如图 9(a)所示。由图 9(b)的转移特性曲线可知此顶栅场效应晶体管的电子载流子迁移率约为50 cm2·V-1·s-1，相对于SnS2背栅场效应晶体管提高了二十几倍。有趣的是，布鲁克海文国家实验室的Peter Sutter研究小组利用去离子水作为顶栅绝缘层,制备了SnS2纳米片的场效应晶体管，如图 9(c)所示[28]。根据其转移特性曲线可以计算出载流子迁移率达230 cm2·V-1·s-1,为背栅晶体管的一百倍左右,见图 9(d)。显然，利用高k值的绝缘材料更利于提高器件性能。
 | 图9 (a) SnS2纳米片顶栅场效应晶体管的IDS-VDS曲线，插图为SnS2纳米片顶栅场效应晶体管光学图片；(b) 图a中晶体管的转移特性曲线；(c) 基于溶液顶栅的SnS2纳米片场效应晶体管示意图；(d) 图c中晶体管的转移特性曲线 (a) IDS-VDS curves of a top-gate transistor based on the SnS2 nanosheet,the inset shows an optical image of the SnS2 nanosheet top-gate transistor; (b) transfer curves of the SnS2 nanosheet top-gate transistor; (c) schematic diagram of the SnS2 nanosheet transistorbased on solution top gate; (d) transfer curves of the SnS2 nanosheet transistor based on solution top gate |
SnS2由自然界含量丰富的硫与锡元素组成，它是一种绿色环保的半导体材料，其带隙值约为 2.4eV,与可见光光谱具有较好的匹配度。适宜的带隙宽度和原料的丰富性使之成为具有较高吸引力的光吸收材料，可以应用于太阳能电池中。近期，韩国浦项科技大学的Jo M H研究小组利用化学气相沉积法直接获得了N型二维SnS2纳米片和P型二维SnS纳米片[32]。他们利用微加工技术将这两种锡的硫化物制备成了一个PN结太阳能电池，见图 10(a)中的插图。在405 nm激光器的照射下，这个PN结太阳能电池的开路电压约为0.21 V，短路电流约为1.69 nA，外部量子效率接近0.13%，与目前单层二维材料构成的PN结太阳能电池的效率接近。此外，由于SnS2的晶体结构特性，可以将其与其它二维材料，例如二硫化钼、二硒化钨、硒化镓、石墨烯等，进行复合形成范德瓦尔斯异质结，如图 10(c)所示[1, 31]。实际上，最近已有一些研究小组成功地制备了范德瓦尔斯异质结纳米器件，包括太阳能电池、发光二极管等，并顺利地证明这些纳米器件具有巨大的应用前景。更重要的是，这些范德瓦尔斯异质结可以由单分子层的二维材料构成，即实现的异质结纳米器件只有几纳米的厚度，有利于器件在纵向方向的高密度集成,并形成超薄电路。
 | 图10 (a) 栅极电压可调制的SnS2/SnS纵向异质结的输出特性曲线，插图为纳米片异质结示意图；(b) 器件在暗态和光照条件下的I-V曲线；(c)构建范德瓦尔斯异质结 (a) Gate tunable output characteristics of SnS2-SnS vertical heterojunctions,inset shows the device schematics; (b) I-V curves of the device under dark and illumination; (c) building van der Waalsheterostructures |
SnS2具有较高的光敏感性，因此可以作为核心半导体材料应用于光探测器领域。近期，孟祥敏研究组利用物理气相沉积法在云母片衬底上成功合成了大量二维SnS2纳米片[29]，见图 11(a)。利用传统的掩膜板法,他们在云母片衬底上直接热蒸发Au作为金属电极，并获得了光探测器件。光电测试表明,在偏压为10V以及光照强度为1 mW/cm2时，此光探测器的光响应度可达2 A/W，与石墨烯光探测器和二硒化钼光探测器的光响应度在一个数量级。另外，他们发现SnS2纳米片光探测器的光响应时间只有约42 ms，远快于三硒化二铟纳米片光探测器和碲纳米片光探测器的响应时间[33, 34]。
 | 图11 (a)二硫化锡光电探测器模型示意图，插图为二硫化锡纳米片光电探测器的光学图片；(b)二硫化锡光探测器在光照和无光照条件下的I-V特征曲线； (c) 光电流的光照强度依赖性； (d) 时间分辨光响应曲线；(e,f) 2.6～3 s和3.6～4 s区间的放大部分 (a) Schematic view of a SnS2 nanosheetphotodetector model,inset shows the optical image of a SnS2 nanosheet-based photodetector; (b) I-V characteristics of the devicein the dark and in presence of the laser illumination; (c) the light intensitydependence of the photocurrent;(d) time-resolved photoresponse of the device; (e,f) enlarged portions of a 2.6-3 s range and a 3.6-4 s range,respectively |
通过改进探测器的器件结构或者制作工艺，可以有效地提高其器件性能。彭海斌研究小组利用化学气相沉积法在二氧化硅衬底上获得了二维SnS2纳米片，并制备了SnS2纳米片光电晶体管，见图 12[27]。他们使用457nm的激光器作为光源，在激光功率为19 μW，源漏电压为-3 V时，器件的光响应时间可达5 μs，远远低于目前多数二维材料光电晶体管的响应时间，表明SnS2在光探测器方面具有很大的应用前景。受益于SnS2的二维平面结构以及硫和锡之间较强的共价键，SnS2纳米片可以与一些柔性衬底相结合，用于制备超薄、超轻、柔性光探测器。此外，也可以将其与其它二维半导体材料，例如二硫化钼、二硒化钨、硒化镓等，进行复合形成范德瓦尔斯异质结，制备基于PN结或者NN结的光探测器，提高光生电子空穴对的分离效率[1,31]。
 | 图12 (a) SnS2纳米片光电晶体管光学图片； (b) 器件结构示意图；(c,d)器件在不同电压和光照强度下的时间分辨光响应曲线 (a) Optical image of a SnS2 nanosheet photodetector; (b) schematic diagram of the device configuration; (c,d) time-resolved photoresponse of the device with different biases and light intensities |
综上，本文总结了近期气相沉积法制备SnS2纳米片的研究工作，并讨论了利用化学气相沉积和物理气相沉积法制备SnS2的差异。此外，也列举了气相沉积法制备的SnS2纳米片在场效应晶体管、太阳能电池、光探测器等领域中的应用。迄今为止，尽管SnS2纳米片的合成和应用研究取得了一定的进展，但是目前仍然存在许多挑战：
(1) 可控合成大面积的SnS2单晶薄膜，例如晶圆尺寸大小的单晶薄膜，这对大规模制备微纳器件及其实际应用都具有重要的现实意义。
(2)控制SnS2纳米片的厚度，例如达到单分子层或者几个分子层的厚度，这将有利于开发超薄电子器件，并且有利于电子器件在纵向方向的高密度集成。
(3) 在其它二维材料等衬底上的可控生长，例如石墨烯、氮化硼、二硫化钼等，这有助于开发基于SnS2纳米片的异质结，为基础研究和实际应用提高有效的基材。
(4) 深刻理解气相沉积制备SnS2纳米片的生长机理，这不仅有利于SnS2的可控生长，也对其它二维材料的生长具有重要的借鉴和指导意义。
| [1] | Geim A K, Grigorieva I V. Van der Waals heterostructures[J]. Nature, 2013, 499(7459): 419-425. |
| [2] | Butler S Z, Hollen S M, Cao L Y, Cui Y, Gupta J A, Gutierrez H R, Heinz T F, Hong S S, Huang J X, Ismach A F, Johnston-Halperin E, Kuno M, Plashnitsa V V, Robinson R D, Ruoff R S, Salahuddin S, Shan J, Shi L, Spencer M G, Terrones M, Windl W, Goldberger J E. Progress, challenges, and opportunities in two-dimensional materials beyond graphene[J]. ACS Nano, 2013, 7(4): 2898-2926. |
| [3] | Xu M S, Liang T, Shi M M, Chen H Z. Graphene-like two-dimensional materials[J]. Chemical Reviews, 2013, 113(5): 3766-3798. |
| [4] | Huang X, Zeng Z Y, Zhang H. Metal dichalcogenide nanosheets: preparation, properties and applications[J]. Chemical Society Reviews, 2013, 42(5): 1934-1946. |
| [5] | Wang H, Liu F C, Fu W, Fang Z Y, Zhou W, Liu Z. Two-dimensional heterostructures: fabrication, characterization, and application[J]. Nanoscale, 2014, 6(21): 12250-12272. |
| [6] | Xi X X, Zhao L, Wang Z F, Berger H, Forro L, Shan J, Mak K F. Strongly enhanced charge-density-wave order in monolayer NbSe2[J].Nature Nanotechnology, 2015, 10(9): 765-769. |
| [7] | Kogar A, Vig S, Thaler A, Wong M H, Xiao Y, Reig-i-Plessis D, Cho G Y, Valla T, Pan Z, Schneeloch J, Zhong R, Gu G D, Hughes T L, MacDougall G J, Chiang T C, Abbamonte P. Surface collective modes in the topological insulators Bi2Se3 and Bi0.5Sb1.5Te3-xSex[J]. Physical Review Letters, 2015, 115(25):10.1103/PhysRevLett.115.257402. |
| [8] | Huang G Q, Xing Z W, Xing D Y. Dynamical stability and superconductivity of Li-intercalated bilayer MoS2: a first-principles prediction[J]. Physical Review B, 2016, 93(10): 4511-4511. |
| [9] | Rivera P, Seyler K L, Yu H Y, Schaibley J R, Yan J Q, Mandrus D G, Yao W, Xu X D. Valley-polarized exciton dynamics in a 2D semiconductor heterostructure[J]. Science, 2016, 351(6274):688-691. |
| [10] | Rezk A R, Carey B, Chrimes A F, Lau D W, Gibson B C, Zheng C, Fuhrer M S, Yeo L Y, Kalantar-Zadeh K. Acoustically-driven trion and exciton modulation in piezoelectric two-dimensional MoS2[J]. Nano Letter, 2016, 16(2): 849-855. |
| [11] | Olsen T, Souza I. Valley Hall effect in disordered monolayer MoS2 from first principles[J]. Physical Review B, 2015, 92(12): 10.1103/PhysRevB.92.125146. |
| [12] | Zhang C, Wang X, Liang Q F, Liu X Z, Weng Q H, Liu J W, Yang Y J, Dai Z H, Ding K J, Bando Y, Tang J, Golberg D. Amorphous phosphorus/nitrogen-doped graphene paper for ultrastable sodium-ion batteries[J]. Nano Letter, 2016, 16(3): 2054-2060. |
| [13] | Hwang E, Seo S, Bak S, Lee H, Min M, Lee H. An electrolyte-free flexible electrochromic device using electrostatically strong graphene quantum dot-viologen nanocomposites[J]. Advanced Materials, 2014, 26(30): 5129-5136. |
| [14] | Ji Z Q, Doorn S K, Sykora M. Electrochromic graphene molecules[J]. ACS Nano, 2015, 9(4): 4043-4049. |
| [15] | Liang S S, Shen Z G, Yi M, Liu L, Zhang X J, Ma S L. In-situ exfoliated graphene for high-performance water-based lubricants[J]. Carbon, 2016, 96: 1181-1190. |
| [16] | Ahn S H, Manthiram A. Edge-oriented tungsten disulfide catalyst produced from mesoporous WO3 for highly efficient dye-sensitized solar cells[J]. Advanced Energy Materials, 2016, 6(3): 10.1002/aenm.201501814. |
| [17] | Geim A K, Novoselov K S. The rise of graphene[J]. Nature Materials, 2007, 6(3): 183-191. |
| [18] | Novoselov K S, Falko V I, Colombo L, Gellert P R, Schwab M G, Kim K. A roadmap for graphene[J]. Nature, 2012, 490(7419): 192-200. |
| [19] | Bonaccorso F, Sun Z, Hasan T, Ferrari A C. Graphene photonics and optoelectronics[J]. Nature Photonics, 2010, 4(9): 611-622. |
| [20] | Sun Z H, Chang H X. Graphene and graphene-like two-dimensional materials in photodetection: mechanisms and methodology[J]. ACS Nano, 2014, 8(5): 4133-4156. |
| [21] | Fiori G, Bonaccorso F, Iannaccone G, Palacios T, Neumaier D, Seabaugh A, Banerjee S K, Colombo L. Electronics based on two-dimensional materials[J]. Nature Nanotechnology, 2014, 9(10): 768-779. |
| [22] | Dean C R, Young A F, Meric I, Lee C, Wang L, Sorgenfrei S, Watanabe K, Taniguchi T, Kim P, Shepard K L, Hone J. Boron nitride substrates for high-quality graphene electronics[J]. Nature Nanotechnology, 2010, 5(10): 722-726. |
| [23] | Xia J, Huang X, Liu L Z, Wang M, Wang L, Huang B, Zhu D D, Li J J, Gu C Z, Meng X M. CVD synthesis of large-area, highly crystalline MoSe2 atomic layers on diverse substrates and application to photodetectors[J]. Nanoscale, 2014, 6(15): 8949-8955. |
| [24] | Sun Y F, Cheng H, Gao S, Sun Z H, Liu Q H, Liu Q, Lei F C, Yao T, He J F, Wei S Q, Xie Y. Freestanding tin disulfide single-layers realizing efficient visible-light water splitting[J]. Angewandte Chemie-International Edition, 2012, 51(35): 8727-8731. |
| [25] | Song H S, Li S L, Gao L, Xu Y, Ueno K, Tang J, Cheng Y B, Tsukagoshi K. High-performance top-gated monolayer SnS2 field-effect transistors and their integrated logic circuits[J]. Nanoscale, 2013, 5(20): 9666-9670. |
| [26] | Sinsermsuksakul P, Heo J, Noh W, Hock A S, Gordon R G. Atomic layer deposition of tin monosulfide thin films[J]. Advanced Energy Materials, 2011, 1(6): 1116-1125. |
| [27] | Su G X, Hadjiev V G, Loya P E, Zhang J, Lei S D, Maharjan S, Dong P, Ajayan P M, Lou J, Peng H B. Chemical vapor deposition of thin crystals of layered semiconductor SnS2 for fast photodetection application[J]. Nano Letter, 2015, 15(1): 506-513. |
| [28] | Huang Y, Sutter E, Sadowski J T, Cotlet M, Monti O L A, Racke D A, Neupane M R, Wickramaratne D, Lake R K, Parkinson B A, Sutter P. Tin disulfide-an emerging layered metal dichalcogenide semiconductor: materials properties and device characteristics[J]. ACS Nano, 2014, 8(10): 10743-10755. |
| [29] | Xia J, Zhu D D, Wang L, Huang B, Huang X, Meng X M. Large-scale growth of two-dimensional SnS2 crystals driven by screw dislocations and application to photodetectors[J]. Advanced Functional Materials, 2015, 25(27): 4255-4261. |
| [30] | Price L S, Parkin I P, Hardy A M E, Clark R J H, Hibbert T G, Molloy K C. Atmospheric pressure chemical vapor deposition of tin sulfides (SnS, Sn2S3, and SnS2) on glass[J]. Chemistry of Materials, 1999, 11(7): 1792-1799. |
| [31] | Zhang X W, Meng F, Christianson J R, Arroyo-Torres C, Lukowski M A, Liang D, Schmidt J R, Jin S. Vertical heterostructures of layered metal chalcogenides by van der Waals epitaxy[J]. Nano Letter, 2014, 14(6): 3047-3054. |
| [32] | Ahn J H, Lee M J, Heo H, Sung J H, Kim K, Hwang H, Jo M H. Deterministic two-dimensional polymorphism growth of hexagonal n-type SnS2 and orthorhombic p-type SnS crystals[J]. Nano Letter, 2015, 15(6): 3703-3708. |
| [33] | Li Q L, Liu C H, Nie Y T, Chen W H, Gao X, Sun X H, Wang S D. Phototransistor based on single In2Se3 nanosheets[J]. Nanoscale, 2014, 6(23): 14538-14542. |
| [34] | Wang Q S, Safdar M, Xu K, Mirza M, Wang Z X, He J. Van der Waals epitaxy and photoresponse of hexagonal tellurium nanoplates on flexible mica sheets[J]. ACS Nano, 2014, 8(7): 7497-7505. |