1. 衬底预处理
使用的衬底为SiO₂/Si基底。
衬底首先在丙酮（≥99.95%）、异丙醇（99.97%）和去离子水中分别超声清洗10分钟。
然后将衬底浸泡在50°C的Piranha溶液中1小时，随后用去离子水冲洗并用氮气吹干。
2. 二维β-Bi₂O₃晶体的合成
设备：使用双温区CVD炉进行合成。
前驱体：将Bi₂O₃粉末（100 mg，纯度99.99%）和NaCl（0.5-3 mg，纯度99.99%）混合，放入氧化铝舟中，置于CVD炉的第一温区（温度T₁ = 850°C）。
衬底放置：将清洗后的SiO₂/Si衬底放置在第二温区（温度T₂ = 510°C），距离氧化铝舟15 cm。
气体流量：
第一阶段：使用Ar（100 sccm）和O₂（60 sccm）作为载气，持续42.5分钟，以创建富氧环境。
第二阶段：切换为Ar（140 sccm）和O₂（20 sccm）作为载气，持续30分钟，以创建相对缺氧环境。
沉积过程：加热速率为20°C/min，沉积时间为30分钟。沉积完成后，自然冷却至室温，整个过程保持在1.2 Torr的低压环境中。
3. 二维β-Bi₂O₃晶体的转移
清洗：将生长有二维β-Bi₂O₃的SiO₂/Si衬底浸泡在60°C的去离子水中40分钟，以去除残留的盐。
支撑层制备：在二维β-Bi₂O₃表面旋涂一层聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA，5%溶液），厚度约100 nm，用于支撑二维材料。
衬底蚀刻：将样品浸入1.5 mol/L的KOH溶液中4-6小时，蚀刻掉SiO₂层，使PMMA/β-Bi₂O₃层与衬底分离。
转移：将分离后的PMMA/β-Bi₂O₃层转移到铜网或α-Al₂O₃上，然后在60°C下烘焙20分钟，最后在室温下用丙酮去除PMMA层。
1. 独特的合成方法：盐辅助化学气相沉积（CVD）与VLSS生长机制
创新点：
开发了一种盐辅助（NaCl）和氧气辅助的CVD方法，成功合成了高质量的二维非层状β-Bi₂O₃晶体。这种方法通过降低前驱体的熔点并促进其蒸发，解决了传统方法中难以合成二维非层状材料的问题。
VLSS生长机制：
首次揭示了二维β-Bi₂O₃晶体的气-液-固-固（VLSS）生长机制。这种机制涉及从多组分液滴到低熔点二维层状晶体（BiOCl）再到高熔点二维非层状晶体（β-Bi₂O₃）的独特相变过程，为二维非层状材料的合成提供了新的理论基础。
2. 二维非层状材料的特性突破
原子级厚度与高质量：
成功合成了厚度仅为0.3 nm和0.8 nm的二维β-Bi₂O₃晶体，表面粗糙度低（0.17 nm），与单层WS₂相当。这种高质量的表面显著减少了载流子散射，提升了材料的电学性能。
厚度依赖的带隙特性：
通过实验和DFT计算，发现二维β-Bi₂O₃的带隙随厚度变化，且在接近原子极限时仍保持间接带隙特性，这与部分二维层状材料的带隙演变趋势不同。
强轨道杂化与p型导电性：
揭示了二维β-Bi₂O₃的p型导电性源于Bi的6s²6p³与O的2p⁴在价带顶的强亚轨道杂化，为设计高性能p型二维材料提供了理论支持。
3. 高性能场效应晶体管（FET）器件
高空穴迁移率与高开关比：
基于二维β-Bi₂O₃的FET器件在室温下实现了136.6 cm²·V⁻¹·s⁻¹的空穴迁移率和1.2×10⁸的开关电流比，性能接近主流n型二维半导体（如MoS₂），显著优于其他p型二维材料。
优异的空气稳定性：
器件在未封装的情况下展现出长达20天的空气稳定性，这对于实际应用中的器件可靠性具有重要意义。
