导语
二维材料（2D materials）因其原子级厚度、可调电子结构以及天然适配后摩尔器件尺度的优势，已成为新一代信息器件研究的核心材料体系。由北京科技大学王荣明团队领衔，集结武汉大学、中科院苏州纳米所、湖南大学等多家优势单位发表的一篇系统性综述，全面梳理了二维材料在可控制备、生长机制及电子/光电子器件应用方面的最新进展，为该领域的研究者提供了一份高密度、高参考价值的“路线图”。
本文作者团队组成多元，具有明显的交叉背景和长期积累，综述内容覆盖面广、逻辑清晰，兼顾基础机理与工程实现。
核心亮点速览
01 从材料分类出发，系统构建二维材料“全谱系”
文章首先从结构和物理属性出发，将二维材料系统划分为：
- 二维范德华材料（如石墨烯、TMDs、h-BN、BP 等）
- 二维非范德华材料（包括传统非层状晶体与新兴“拉链型”二维材料）
- 功能型二维材料（磁性、铁电、多铁材料）
这种分类方式不仅有助于理清材料体系之间的内在联系，也为后续讨论不同生长机制、界面行为与器件适配性奠定了清晰框架。
02从“能不能长”到“长得好”：二维材料可控生长策略的关键突破
在材料制备部分，文章重点聚焦自下而上生长策略，系统比较了 CVD、MBE、PLD 等方法在二维材料规模化制备中的优势与挑战，特别强调了以下几个研究亮点：
- 晶圆级单晶二维半导体的实现路径：通过台阶衬底诱导取向拼接、生长缓冲层设计、单晶成核调控等策略，实现了 MoS₂、WS₂、MoTe₂等二维半导体的大面积单晶生长，为器件一致性和集成化奠定基础。
- 相结构与层数的精准调控：文章系统总结了 T/H/3R 相二维 TMD 的生长调控方法，展示了界面外延、种子工程、热动力学协同调控在相工程中的关键作用。
- 非范德华二维材料的突破性进展：针对非层状材料难以稳定成二维结构的瓶颈，综述重点介绍了限域外延、生长缓释、界面调制等新策略，推动高介电、高Tc 二维绝缘体与磁性材料的实现。
03功能导向：二维材料在电子与光电子器件中的真实表现
在应用部分，文章围绕信息器件需求，系统评述了二维材料及其异质结构在多类器件中的研究进展：
- 场效应晶体管（FET）：二维半导体在短沟道抑制、低功耗方面的优势
- 存储与类脑器件：铁电二维材料在非易失存储与神经形态计算中的潜力
- 光电探测与发光器件：带隙可调、界面洁净的二维异质结构带来的新性能
- 大规模集成尝试：从单器件性能走向阵列与集成电路层面的关键探索
文章并未停留在“性能罗列”，而是强调器件性能与材料生长质量、界面工程之间的内在关联，对实验设计具有直接启发意义。
04前沿判断与挑战：二维材料走向“lab-to-fab”的关键问题
在总结与展望部分，作者直面二维材料发展中的核心挑战，包括：
- 大面积单晶与多材料异质集成的可重复性
- 生长过程与 CMOS 工艺的兼容性
- 缺陷、应力、界面态对器件可靠性的影响
- 从物理演示到系统级应用的跨越路径
这些问题的提出，使本文不仅是一篇“进展回顾”，更是一份面向未来研究方向的战略性综述。
结语
总体来看，这是一篇体系完整、信息密集、兼具材料生长深度与器件应用广度的高质量综述。对于从事二维材料生长、器件物理、异质集成及后摩尔器件研究的学者而言，本文具有很强的参考价值与启发意义，值得深入研读与反复查阅。
作者介绍
王荣明，北京科技大学教授、博士生导师，国家百千万人才工程入选者，被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号，享受国务院政府特殊津贴，爱思唯尔中国高被引学者，北科领军学者。1991年和1994年在北京大学获得理学学士和硕士学位，1997年在北京航空材料研究院获得工学博士学位；2000年在以色列本-古里安大学材料工程系从事博士后研究工作，2004-2005年在美国加州大学伯克利分校劳伦斯国家实验室做访问学者。2005年-2015年在北京航空航天大学物理学院任教授、“蓝天学者”特聘教授、“蓝天”创新团队负责人。曾任北京科技大学数理学院院长、融合创新研究院常务副院长，现任磁光电复合材料与界面科学北京市重点实验室主任、北京材料基因工程高精尖创新中心团队负责人，并担任民进第十五届中央委员会科技医卫委员会委员、民进北京市第十六届委员会科技专业委员会委员、民进北科大支部主委等。
兼任英国物理学会著名学术期刊J. Phys. D: Appl. Phys.杂志的Executive Editor，Rare Metals、Nanomaterials、IOP SciNotes、Progress in Natural Science – Materials International、Nanotechnologies in Construction等多个国际、全国学术期刊编委，中国发明协会理事、中国材料研究学会特邀常务理事、纳米材料与器件分会副理事长兼秘书长、中国金属学会功能材料分会副主任委员、《中国大百科全书》第三版材料科学与工程纳米材料学科分支副主编、北京市朝阳区政协委员等。
文章信息：
Yin, L., Wang, J., Sun, Y. et al. Recent progress in growth and applications of 2D materials (2025)
DOI: https://doi.org/10.1016/j.revmat.2025.100059
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