英文原题：Progress and Challenges in the Synthesis of Two-Dimensional Lateral Heterostructures

通讯作者：欧阳方平，新疆大学，中南大学；何军，中南大学

作者：Ruofan Yang^§（杨若凡）, Zhengwei Zhang^§（张正伟）, Xiang Lan（蓝翔）, Rong Wu（吴荣）, Fangping Ouyang*（欧阳方平）, Jun He*（何军）

研究背景：

二维材料研究初期，科学家利用机械剥离法成功制备了单层材料，并在2004年首次分离出石墨烯。随着研究的深入，通过堆叠不同二维材料形成异质结构以实现新功能成为重要方向。因二维垂直异质结构的制备及应用受层间不可避免的杂质和堆叠过程中取向的精确可控等因素制约，二维横向异质结构作为一种可能的解决途径受到了人们的重视。近年来，二维横向异质结构的合成成为材料科学热点，其精确拼接可控的制备出许多具有优异性能的新材料（图1a）。合成方法的持续进步使得异质结构的精准调控成为可能，为其在多个领域的广泛应用开辟了广阔前景。

图1. （a）二维横向异质结构的发展路线图。（b）物理气相沉积法（PVD）。（c）化学气相沉积法（CVD）。（d）金属有机化学气相沉积法（MOCVD）。（e）溶液法。（f）气相生长法。

内容介绍：

近日，新疆大学/中南大学欧阳方平教授、中南大学何军教授团队在Precision Chemistry上报道了近年来二维横向异质结构合成研究中的进展。在此综述中，作者首先介绍了二维横向异质结的常见合成方法（图1b-f），主要包括物理气相沉积法、化学气相沉积法、金属有机化学气相沉积法、溶液法、气相生长法。其次，基于不同的制备方法和不同的二维材料，作者总结了通过不同设计获得不同种类的二维横向异质结构，并将其划分为Graphene-based、 TMDs-based、Perovskites-based、Organic-based四类。随后，总结了二维横向异质结构在多个领域上的广泛应用，并讨论了其性质。最后，通过提出制备二维横向异质结构面临的重大挑战，例如确保制备过程中材料的完整性和纯度、晶格失配导致的界面应变与缺陷等，给出二维横向异质结构的发展前景与展望（图2）。这将有助于人们较为全面地了解二维横向异质结构的合成进展与其发展所面临的挑战，为二维横向异质结构的精准合成与器件化应用提供了理论框架。

图2. 二维横向异质结构在器件应用中的发展路径

总结/展望：

在当下背景，二维横向异质结构因其独特的电子和光学特性而受到广泛关注。通过平面内精确拼接不同二维材料，可实现能带的灵活调控与高效载流子分离，从而促进超低功耗电子设备、可穿戴技术及特定光电应用的发展。这种创新设计虽为后摩尔时代技术突破开辟了新途径，但在制造中仍面临确保制备过程中材料的完整性和纯度、晶格失配导致的界面应变与缺陷等挑战。随着界面工程和可控外延生长技术的发展，二维横向异质结构有望突破这些瓶颈，推动相关领域的变革性进步。

Cite this: Yang, R.; Zhang, Z.; Lan, X.; Wu, R.; Ouyang, F.; He, J. Progress and Challenges in the Synthesis of Two-Dimensional Lateral Heterostructures. Precision Chemistry 2025. https://doi.org/10.1021/prechem.5c00033.