Nature子刊：研究人员开发出大规模“印刷”二维压电磷酸材料的工艺

近日，墨尔本皇家理工大学的研究人员开发了一种大规模“印刷”二维压电材料的工艺，这二维压电材料的工艺是科学家们首次实现表面沉积。它们简单而廉价的生产方法大大的增加了此种工业材料的应用范围，并可能促进新一代压电传感器和能量收集压电元件（直接集成在的硅芯片上）。

压电材料可以将机械力或应变转换成电能，形成声音和压力传感器的基础，并且可以使用机械位移、振动、弯曲或拉伸的电压来为小型化设备供电。以前不可能在如此大的片材中制造2D压电材料，或者将它们集成到用于大规模表面制造的硅芯片中。这种强制压电加速度计装置依赖于分离以及将更昂贵的部件嵌入硅衬底上。

完美的、无边界的2D材料开辟了的光学和电子学的新领域。

然而，在这项研究中，正如发表在Nature Communications杂志上的文章介绍的一样（Syed et al. Nat. Commun. (2018) DOI: 10.1038/s41467-018-06124-1），该团队设计了一种低温，工业兼容的合成技术，用于制造大尺寸的磷酸二维片材 （石英状晶体），用于压电设备中，例如：压力传感器和可以使用在任何基板上微克级质量测量器。

该方法允许生长大面积、带隙宽、晶胞厚的二维磷酸纳米片，这是基于两步法，包括从液态镓表面剥离自限性氧化镓以及将薄膜“印刷”到基板上并通过暴露于磷酸盐蒸汽将其变成2D磷酸镓，此外，该过程中氧化物与大部分液态金属之间缺乏亲和力。

由于观察到液态金属表面上的自限性氧化物很容易地被除去并保留在基板上，科学家们对该区域进行了深入的研究。在液态金属表面上形成的2D氧化物是结晶质量良好的晶体，并且意外的不具有晶界，与常规沉积的薄膜相反，其成核源自元素，并且致使晶界的不完美或不受控制的生长。

正如团队负责人Kourosh Kalantar-Zadeh在Materials Today杂志上所说的一样，“完美的，无边界的2D材料开辟了光学和电子的新领域，”。他还补充说：“这意味着我们现在可以探索并创建以前从未制造过的材料，可以制造低能耗电子设备，以及新的光学系统和更高效压电性的二维电子设备”。