Nature：二维异质结构层层自组装！

具有垂直结构的高性能半导体异质结薄膜具有许多出人意料的新型物理性能，为现代集成电路和新材料开发带来了诸多便利。以石墨烯或二维过渡金属硫族化物等单原子或少原子层材料作为基础构筑单元，通过LBL自组装在原子尺度实现精确控制，是为垂直结构薄膜构建均匀界面，有效调控电学性能的重要途径。

问题在于：二维材料异质结的大规模组装很难维持二维材料在实验室的原始性能和层间界面结构，极大地阻碍了这种材料的实际应用。

有鉴于此，Jiwoong Park等人报道了一种真空条件下LBL自组装制备硅片级二维异质结半导体薄膜的普适性方法：程序化真空堆叠法（programmed vacuum stack，PVS）。

图1. 真空堆叠组装工艺

和其他方法相比，这种真空堆叠组装工艺主要具有以下2个优点：

1 ）硅片级制备

利用金属有机气相沉积法生长硅片级半导体单层薄膜作为构筑单元。

图2. MOCVD制备单层MoS ₂

KibumKang, Saien Xie,Jiwoong Park et al.High-mobility three-atom-thick semiconducting films with wafer-scalehomogeneity. Nature 201, 520, 656–660.

2 ）保持原始的层间界面

优化合成工艺和表面性能调控，确保构筑单元从基底上干净地剥离，不残留任何溶剂或刻蚀剂。

图3. 层层自组装制备的垂直结构半导体薄膜

除此之外，真空条件极大地提高了界面性能和薄膜的平整度，最小程度降低了界面中存在的无定形碳和空气。

在真空条件下，利用商业化设备实现构筑单元的硅片级堆叠组装，从而形成硅片级二维异质结半导体薄膜。这种方法对很多二维材料异质结薄膜的大规模制备都具有普适性。

基于以上工艺，研究人员制备了一系列大尺寸、高品质的异质结薄膜和器件。这些薄膜能够很好地维持二维材料的优异性质，和层间结构。堆叠的薄膜可分开，可适应水环境和塑料表面，可以集成到新一代光学和机械系统中。