“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

6月24日，2023年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會在北京隆重舉行。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、成會明、徐川、洪藝倫、高旸。

該項目深入系統(tǒng)地開展了二維材料的化學(xué)氣相沉積（CVD）制備研究，解決了三類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(dǎo)體性過渡金屬硫族化合物（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，實現(xiàn)了從0到1的創(chuàng)新，極大豐富了二維材料的物性和應(yīng)用。

該項目主要科學(xué)發(fā)現(xiàn)包括：發(fā)展了以金、鉑為基底的催化CVD方法，實現(xiàn)了大面積高質(zhì)量單層n、p型半導(dǎo)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(dǎo)致的島狀生長的經(jīng)典難題，制備出系列高質(zhì)量TMC二維晶體，并發(fā)現(xiàn)超薄Mo₂C晶體為二維超導(dǎo)體。提出了硅配位鈍化二維非層狀過渡金屬氮化物表面懸鍵創(chuàng)制二維材料的新思想，CVD生長出性能優(yōu)異的全新二維層狀半導(dǎo)體MoSi₂N₄，并預(yù)測出十多種結(jié)構(gòu)相同但性質(zhì)迥異的二維新材料，開拓出二維MoSi₂N₄材料新體系。

相關(guān)成果得到了石墨烯發(fā)現(xiàn)者和諾貝爾獎獲得者Novoselov教授、MXene發(fā)現(xiàn)者Gogotsi教授等的高度評價，被認為是“重大突破”“二維材料發(fā)展的一個里程碑”，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(yīng)用基礎(chǔ)研究，主要完成人：任文才，成會明，陳宗平，吳忠?guī)?，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。