Skip to main content
SpringerLink
Log in

Chemical vapor deposition growth of two-dimensional heterojunctions

  • Invited Review
  • Published:
Science China Physics, Mechanics & Astronomy Aims and scope Submit manuscript

Abstract

The properties of two-dimensional (2D) layered materials with atom-smooth surface and special interlayer van der Waals coupling are different from those of traditional materials. Due to the absence of dangling bonds from the clean surface of 2D layered materials, the lattice mismatch influences slightly on the growth of 2D heterojunctions, thus providing a flexible design strategy. 2D heterojunctions have attracted extensive attention because of their excellent performance in optoelectronics, spintronics, and valleytronics. The transfer method was utilized for the fabrication of 2D heterojunctions during the early stage of fundamental research on these materials. This method, however, has limited practical applications. Therefore, chemical vapor deposition (CVD) method was recently developed and applied for the preparation of 2D heterojunctions. The CVD method is a naturally down-top growth strategy that yields 2D heterojunctions with sharp interfaces. Moreover, this method effectively reduces the introduction of contaminants to the fabricated heterojunctions. Nevertheless, the CVD-growth method is sensitive to variations in growth conditions. In this review article, we attempt to provide a comprehensive overview of the influence of growth conditions on the fabrication of 2D heterojunctions through the direct CVD method. We believe that elucidating the effects of growth conditions on the CVD method is necessary to help control and improve the efficiency of the large-scale fabrication of 2D heterojunctions for future applications in integrated circuits.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this article

Log in via an institution

Price excludes VAT (USA)
Tax calculation will be finalised during checkout.

Instant access to the full article PDF.

Institutional subscriptions

Similar content being viewed by others

References

  1. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, Y. Zhang, S. V. Dubonos, I. V. Grigorieva, and A. A. Firsov, Science 306, 666 (2004).

    Article  ADS  Google Scholar 

  2. K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov, D. Jiang, M. I. Katsnelson, I. V. Grigorieva, S. V. Dubonos, and A. A. Firsov, Nature 438, 197 (2005).

    Article  ADS  Google Scholar 

  3. A. H. Castro Neto, F. Guinea, N. M. R. Peres, K. S. Novoselov, and A. K. Geim, Rev. Mod. Phys. 81, 109 (2009), arXiv: 0709.1163.

    Article  ADS  Google Scholar 

  4. F. Schwierz, Nat. Nanotech. 5, 487 (2010).

    Article  ADS  Google Scholar 

  5. F. Bonaccorso, Z. Sun, T. Hasan, and A. C. Ferrari, Nat. Photon. 4, 611 (2010), arXiv: 1006.4854.

    Article  ADS  Google Scholar 

  6. A. A. Balandin, S. Ghosh, W. Bao, I. Calizo, D. Teweldebrhan, F. Miao, and C. N. Lau, Nano Lett. 8, 902 (2008).

    Article  ADS  Google Scholar 

  7. C. Lee, X. Wei, J. W. Kysar, and J. Hone, Science 321, 385 (2008).

    Article  ADS  Google Scholar 

  8. K. I. Bolotin, K. J. Sikes, Z. Jiang, M. Klima, G. Fudenberg, J. Hone, P. Kim, and H. L. Stormer, Solid State Commun. 146, 351 (2008), arXiv: 0802.2389.

    Article  ADS  Google Scholar 

  9. S. V. Morozov, K. S. Novoselov, M. I. Katsnelson, F. Schedin, D. C. Elias, J. A. Jaszczak, and A. K. Geim, Phys. Rev. Lett. 100, 016602 (2008), arXiv: 0710.5304.

    Article  ADS  Google Scholar 

  10. A. K. Geim, and K. S. Novoselov, Nat. Mater. 6, 183 (2007).

    Article  ADS  Google Scholar 

  11. H. Zhang, C. X. Liu, X. L. Qi, X. Dai, Z. Fang, and S. C. Zhang, Nat. Phys. 5, 438 (2009).

    Article  Google Scholar 

  12. E. N. Lima, T. M. Schmidt, and R. W. Nunes, Nano Lett. 16, 4025 (2016), arXiv: 1601.04741.

    Article  ADS  Google Scholar 

  13. A. W. Tsen, B. Hunt, Y. D. Kim, Z. J. Yuan, S. Jia, R. J. Cava, J. Hone, P. Kim, C. R. Dean, and A. N. Pasupathy, Nat. Phys. 12, 208 (2015), arXiv: 1507.08639.

    Article  Google Scholar 

  14. S. Z. Butler, S. M. Hollen, L. Cao, Y. Cui, J. A. Gupta, H. R. Gutiérrez, T. F. Heinz, S. S. Hong, J. Huang, A. F. Ismach, E. Johnston-Halperin, M. Kuno, V. V. Plashnitsa, R. D. Robinson, R. S. Ruoff, S. Salahuddin, J. Shan, L. Shi, M. G. Spencer, M. Terrones, W. Windl, and J. E. Goldberger, ACS Nano 7, 2898 (2013).

    Article  Google Scholar 

  15. A. Molle, J. Goldberger, M. Houssa, Y. Xu, S. C. Zhang, and D. Akinwande, Nat. Mater. 16, 163 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  16. A. J. Mannix, B. Kiraly, M. C. Hersam, and N. P. Guisinger, Nat. Rev. Chem. 1, 0014 (2017).

    Article  Google Scholar 

  17. M. Chhowalla, H. S. Shin, G. Eda, L. J. Li, K. P. Loh, and H. Zhang, Nat. Chem 5, 263 (2013).

    Article  Google Scholar 

  18. S. L. Li, K. Tsukagoshi, E. Orgiu, and P. Samorì, Chem. Soc. Rev. 45, 118 (2016).

    Article  Google Scholar 

  19. Q. Ji, Y. Zhang, J. Shi, J. Sun, Y. Zhang, and Z. Liu, Adv. Mater. 28, 6207 (2016).

    Article  Google Scholar 

  20. J. Shi, Q. Ji, Z. Liu, and Y. Zhang, Adv. Energy Mater. 6, 4345 (2016).

    Google Scholar 

  21. L. H. Li, and Y. Chen, Adv. Funct. Mater. 26, 2594 (2016).

    Article  Google Scholar 

  22. M. S. Prete, A. Mosca Conte, P. Gori, F. Bechstedt, and O. Pulci, Appl. Phys. Lett. 110, 012103 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  23. M. Osada, and T. Sasaki, J. Mater. Chem. 19, 2503 (2009).

    Article  Google Scholar 

  24. R. Ma, and T. Sasaki, Acc. Chem. Res. 48, 136 (2015).

    Article  Google Scholar 

  25. B. Anasori, M. R. Lukatskaya, and Y. Gogotsi, Nat. Rev. Mater. 2, 16098 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  26. M. Naguib, V. N. Mochalin, M. W. Barsoum, and Y. Gogotsi, Adv. Mater. 26, 992 (2014).

    Article  Google Scholar 

  27. H. Liu, A. T. Neal, Z. Zhu, Z. Luo, X. Xu, D. Tománek, and P. D. Ye, ACS Nano 8, 4033 (2014).

    Article  Google Scholar 

  28. G. Tai, T. Hu, Y. Zhou, X. Wang, J. Kong, T. Zeng, Y. You, and Q. Wang, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 15473 (2015).

    Article  Google Scholar 

  29. A. Fleurence, R. Friedlein, T. Ozaki, H. Kawai, Y. Wang, and Y. Yamada-Takamura, Phys. Rev. Lett. 108, 24 (2012).

    Article  Google Scholar 

  30. L. Li, S. Z. Lu, J. Pan, Z. Qin, Y. Q. Wang, Y. Wang, G. Y. Cao, S. Du, and H. J. Gao, Adv. Mater. 26, 4838 (2014).

    Article  Google Scholar 

  31. F. F. Zhu, W. J. Chen, Y. Xu, C. L. Gao, D. D. Guan, C. H. Liu, D. Qian, S. C. Zhang, and J. F. Jia, Nat. Mater. 14, 1020 (2015), arXiv: 1506.01601.

    Article  ADS  Google Scholar 

  32. S. Zhang, Z. Yan, Y. Li, Z. Chen, and H. Zeng, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 3112 (2015).

    Article  Google Scholar 

  33. J. Ji, X. Song, J. Liu, Z. Yan, C. Huo, S. Zhang, M. Su, L. Liao, W. Wang, Z. Ni, Y. Hao, and H. Zeng, Nat. Commun. 7, 13352 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  34. A. M. van der Zande, P. Y. Huang, D. A. Chenet, T. C. Berkelbach, Y. M. You, G. H. Lee, T. F. Heinz, D. R. Reichman, D. A. Muller, and J. C. Hone, Nat. Mater. 12, 554 (2013), arXiv: 1301.1985.

    Article  ADS  Google Scholar 

  35. S. Najmaei, Z. Liu, W. Zhou, X. Zou, G. Shi, S. Lei, B. I. Yakobson, J. C. Idrobo, P. M. Ajayan, and J. Lou, Nat. Mater. 12, 754 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  36. C. Zhao, Z. Xu, H. Wang, J. Wei, W. Wang, X. Bai, and E. Wang, Adv. Funct. Mater. 24, 5985 (2014).

    Article  Google Scholar 

  37. P. Tsipas, S. Kassavetis, D. Tsoutsou, E. Xenogiannopoulou, E. Golias, S. A. Giamini, C. Grazianetti, D. Chiappe, A. Molle, M. Fanciulli, and A. Dimoulas, Appl. Phys. Lett. 103, 251605 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  38. W. J. Ong, L. L. Tan, Y. H. Ng, S. T. Yong, and S. P. Chai, Chem. Rev. 116, 7159 (2016).

    Article  Google Scholar 

  39. Z. Y. Al Balushi, K. Wang, R. K. Ghosh, R. A. Vilá, S. M. Eichfeld, J. D. Caldwell, X. Qin, Y. C. Lin, P. A. DeSario, G. Stone, S. Subramanian, D. F. Paul, R. M. Wallace, S. Datta, J. M. Redwing, and J. A. Robinson, Nat. Mater. 15, 1166 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  40. L. Wang, L. Yuan, K. Chen, Y. Zhang, Q. Deng, S. Du, Q. Huang, L. Zheng, J. Zhang, Z. Chai, M. W. Barsoum, X. Wang, and W. Shi, ACS Appl. Mater. Interf. 8, 16396 (2016).

    Article  Google Scholar 

  41. P. Urbankowski, B. Anasori, T. Makaryan, D. Er, S. Kota, P. L. Walsh, M. Zhao, V. B. Shenoy, M. W. Barsoum, and Y. Gogotsi, Nanoscale 8, 11385 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  42. A. Y. Lu, H. Zhu, J. Xiao, C. P. Chuu, Y. Han, M. H. Chiu, C. C. Cheng, C. W. Yang, K. H. Wei, Y. Yang, Y. Wang, D. Sokaras, D. Nordlund, P. Yang, D. A. Muller, M. Y. Chou, X. Zhang, and L. J. Li, Nat. Nanotech. 12, 74 (2017).

    Google Scholar 

  43. Q. H. Wang, K. Kalantar-Zadeh, A. Kis, J. N. Coleman, and M. S. Strano, Nat. Nanotech. 7, 699 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  44. D. Akinwande, N. Petrone, and J. Hone, Nat. Commun. 5, 5678 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  45. B. Peng, P. K. Ang, and K. P. Loh, Nano Today 10, 128 (2015).

    Article  Google Scholar 

  46. X. Duan, C. Wang, A. Pan, R. Yu, and X. Duan, Chem. Soc. Rev. 44, 8859 (2015).

    Article  Google Scholar 

  47. L. Peng, Y. Zhu, D. Chen, R. S. Ruoff, and G. Yu, Adv. Energ. Mater. 6, 1600025 (2016).

    Article  Google Scholar 

  48. Q. Feng, F. Yan, W. Luo, and K. Wang, Nanoscale 8, 2686 (2016), arXiv: 1511.07619.

    Article  ADS  Google Scholar 

  49. W. Luo, Y. Cao, P. Hu, K. Cai, Q. Feng, F. Yan, T. Yan, X. Zhang, and K. Wang, Adv. Opt. Mater. 3, 1418 (2015).

    Article  Google Scholar 

  50. Y. Cao, K. Cai, P. Hu, L. Zhao, T. Yan, W. Luo, X. Zhang, X. Wu, K. Wang, and H. Zheng, Sci. Rep. 5, 8130 (2015), arXiv: 1408.0966.

    Article  ADS  Google Scholar 

  51. X. Ling, Y. Lin, Q. Ma, Z. Wang, Y. Song, L. Yu, S. Huang, W. Fang, X. Zhang, A. L. Hsu, Y. Bie, Y. H. Lee, Y. Zhu, L. Wu, J. Li, P. Jarillo-Herrero, M. Dresselhaus, T. Palacios, and J. Kong, Adv. Mater. 28, 2322 (2016).

    Article  Google Scholar 

  52. H. Wang, F. Liu, W. Fu, Z. Fang, W. Zhou, and Z. Liu, Nanoscale 6, 12250 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  53. Y. Liu, N. O. Weiss, X. Duan, H. C. Cheng, Y. Huang, and X. Duan, Nat. Rev. Mater. 1, 16042 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  54. D. Jariwala, T. J. Marks, and M. C. Hersam, Nat. Mater. 16, 170 (2016), arXiv: 1608.00515.

    Article  ADS  Google Scholar 

  55. Q. A. Vu, Y. S. Shin, Y. R. Kim, V. L. Nguyen, W. T. Kang, H. Kim, D. H. Luong, I. M. Lee, K. Lee, D. S. Ko, J. Heo, S. Park, Y. H. Lee, and W. J. Yu, Nat. Commun. 7, 12725 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  56. Y. C. Lin, R. K. Ghosh, R. Addou, N. Lu, S. M. Eichfeld, H. Zhu, M. Y. Li, X. Peng, M. J. Kim, L. J. Li, R. M. Wallace, S. Datta, and J. A. Robinson, Nat. Commun. 6, 7311 (2015), arXiv: 1503.05592.

    Article  Google Scholar 

  57. M. L. Tsai, S. H. Su, J. K. Chang, D. S. Tsai, C. H. Chen, C. I. Wu, L. J. Li, L. J. Chen, and J. H. He, ACS Nano 8, 8317 (2014).

    Article  Google Scholar 

  58. J. Kang, S. Tongay, J. Zhou, J. Li, and J. Wu, Appl. Phys. Lett. 102, 012111 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  59. H. Terrones, F. López-Urías, and M. Terrones, Sci. Rep. 3, 1549 (2013).

    Article  Google Scholar 

  60. C. X. Zhang, G. Cheng, Y. F. Nie, K. A. Min, C. P. Liang, Y. J. Oh, H. J. Zhang, W. H. Wang, S. Hong, L. Colombo, R. M. Wallace, and K. Cho, 2D Mater. 4, 015026 (2017).

    Article  Google Scholar 

  61. X. Hong, J. Kim, S. F. Shi, Y. Zhang, C. Jin, Y. Sun, S. Tongay, J. Wu, Y. Zhang, and F. Wang, Nat. Nanotech. 9, 682 (2014), arXiv: 1407.6395.

    Article  ADS  Google Scholar 

  62. F. Ceballos, M. Z. Bellus, H. Y. Chiu, and H. Zhao, ACS Nano 8, 12717 (2014).

    Article  Google Scholar 

  63. J. Zhang, J. Wang, P. Chen, Y. Sun, S. Wu, Z. Jia, X. Lu, H. Yu, W. Chen, J. Zhu, G. Xie, R. Yang, D. Shi, X. Xu, J. Xiang, K. Liu, and G. Zhang, Adv. Mater. 28, 1950 (2016).

    Article  Google Scholar 

  64. Y. Li, J. K. Qin, C. Y. Xu, J. Cao, Z. Y. Sun, L. P. Ma, P. A. Hu, W. Ren, and L. Zhen, Adv. Funct. Mater. 26, 4319 (2016).

    Article  Google Scholar 

  65. K. Wang, B. Huang, M. Tian, F. Ceballos, M. W. Lin, M. Mahjouri-Samani, A. Boulesbaa, A. A. Puretzky, C. M. Rouleau, M. Yoon, H. Zhao, K. Xiao, G. Duscher, and D. B. Geohegan, ACS Nano 10, 6612 (2016).

    Article  Google Scholar 

  66. A. A. Puretzky, L. Liang, X. Li, K. Xiao, K. Wang, M. Mahjouri-Samani, L. Basile, J. C. Idrobo, B. G. Sumpter, V. Meunier, and D. B. Geohegan, ACS Nano 9, 6333 (2015).

    Article  Google Scholar 

  67. C. H. Lui, Z. Ye, C. Ji, K. C. Chiu, C. T. Chou, T. I. Andersen, C. Means-Shively, H. Anderson, J. M. Wu, T. Kidd, Y. H. Lee, and R. He, Phys. Rev. B 91, 165403 (2015), arXiv: 1410.4224.

    Article  ADS  Google Scholar 

  68. X. Zhang, W. P. Han, J. B. Wu, S. Milana, Y. Lu, Q. Q. Li, A. C. Ferrari, and P. H. Tan, Phys. Rev. B 87, 115413 (2013), arXiv: 1212.6796.

    Article  ADS  Google Scholar 

  69. Y. Zhao, X. Luo, H. Li, J. Zhang, P. T. Araujo, C. K. Gan, J. Wu, H. Zhang, S. Y. Quek, M. S. Dresselhaus, and Q. Xiong, Nano Lett. 13, 1007 (2013), arXiv: 1305.6990.

    Article  ADS  Google Scholar 

  70. Y. Yu, S. Hu, L. Su, L. Huang, Y. Liu, Z. Jin, A. A. Purezky, D. B. Geohegan, K. W. Kim, Y. Zhang, and L. Cao, Nano Lett. 15, 428 (2015).

    Article  Google Scholar 

  71. Y. Wang, L. Li, C. Wang, and T. Wang, J. Nanopart. Res. 18, 2 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  72. A. Pezeshki, S. H. H. Shokouh, T. Nazari, K. Oh, and S. Im, Adv. Mater. 28, 3216 (2016).

    Article  Google Scholar 

  73. M. Long, E. Liu, P. Wang, A. Gao, H. Xia, W. Luo, B. Wang, J. Zeng, Y. Fu, K. Xu, W. Zhou, Y. Lv, S. Yao, M. Lu, Y. Chen, Z. Ni, Y. You, X. Zhang, S. Qin, Y. Shi, W. Hu, D. Xing, and F. Miao, Nano Lett. 16, 2254 (2016), arXiv: 1601.01814.

    Article  ADS  Google Scholar 

  74. K. Zhang, T. Zhang, G. Cheng, T. Li, S. Wang, W. Wei, X. Zhou, W. Yu, Y. Sun, P. Wang, D. Zhang, C. Zeng, X. Wang, W. Hu, H. J. Fan, G. Shen, X. Chen, X. Duan, K. Chang, and N. Dai, ACS Nano 10, 3852 (2016).

    Article  Google Scholar 

  75. W. Zhang, C. P. Chuu, J. K. Huang, C. H. Chen, M. L. Tsai, Y. H. Chang, C. T. Liang, Y. Z. Chen, Y. L. Chueh, J. He-Hau, M. Y. Chou, and L. J. Li, Sci. Rep. 4, 3826 (2015), arXiv: 1302.1230.

    Article  Google Scholar 

  76. J. Yang, N. Huo, Y. Li, X. W. Jiang, T. Li, R. Li, F. Lu, C. Fan, B. Li, K. Nørgaard, B. W. Laursen, Z. Wei, J. Li, and S. S. Li, Adv. Electron. Mater. 1, 1500267 (2015).

    Article  Google Scholar 

  77. Y. Deng, Z. Luo, N. J. Conrad, H. Liu, Y. Gong, S. Najmaei, P. M. Ajayan, J. Lou, X. Xu, and P. D. Ye, ACS Nano 8, 8292 (2014).

    Article  Google Scholar 

  78. P. J. Jeon, S. W. Min, J. S. Kim, S. R. A. Raza, K. Choi, H. S. Lee, Y. T. Lee, D. K. Hwang, H. J. Choi, and S. Im, J. Mater. Chem. C 3, 2751 (2015).

    Article  Google Scholar 

  79. L. Huang, and J. Li, Appl. Phys. Lett. 108, 083101 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  80. A. Nourbakhsh, A. Zubair, R. N. Sajjad, A. Tavakkoli K. G., W. Chen, S. Fang, X. Ling, J. Kong, M. S. Dresselhaus, E. Kaxiras, K. K. Berggren, D. Antoniadis, and T. Palacios, Nano Lett. 16, 7798 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  81. T. Roy, M. Tosun, X. Cao, H. Fang, D. H. Lien, P. Zhao, Y. Z. Chen, Y. L. Chueh, J. Guo, and A. Javey, ACS Nano 9, 2071 (2015).

    Article  Google Scholar 

  82. R. Yan, S. Fathipour, Y. Han, B. Song, S. Xiao, M. Li, N. Ma, V. Protasenko, D. A. Muller, D. Jena, and H. G. Xing, Nano Lett. 15, 5791 (2015), arXiv: 1504.02810.

    Article  ADS  Google Scholar 

  83. P. Rivera, K. L. Seyler, H. Yu, J. R. Schaibley, J. Yan, D. G. Mandrus, W. Yao, and X. Xu, Science 351, 688 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  84. J. R. Schaibley, P. Rivera, H. Yu, K. L. Seyler, J. Yan, D. G. Mandrus, T. Taniguchi, K. Watanabe, W. Yao, and X. Xu, Nat. Commun. 7, 13747 (2016), arXiv: 1612.04863.

    Article  ADS  Google Scholar 

  85. D. Pierucci, H. Henck, J. Avila, A. Balan, C. H. Naylor, G. Patriarche, Y. J. Dappe, M. G. Silly, F. Sirotti, A. T. C. Johnson, M. C. Asensio, and A. Ouerghi, Nano Lett. 16, 4054 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  86. Y. Li, L. Huang, M. Zhong, Z. Wei, and J. Li, Adv. Mater. Technol. 1, 1600001 (2016).

    Article  Google Scholar 

  87. A. Reina, X. Jia, J. Ho, D. Nezich, H. Son, V. Bulovic, M. S. Dresselhaus, and J. Kong, Nano Lett. 9, 30 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  88. C. R. Dean, A. F. Young, I. Meric, C. Lee, L. Wang, S. Sorgenfrei, K. Watanabe, T. Taniguchi, P. Kim, K. L. Shepard, and J. Hone, Nat. Nanotech 5, 722 (2010), arXiv: 1005.4917.

    Article  ADS  Google Scholar 

  89. Z. Lu, L. Sun, G. Xu, J. Zheng, Q. Zhang, J. Wang, and L. Jiao, ACS Nano 10, 5237 (2016).

    Article  Google Scholar 

  90. C. G. Andres, B. Michele, M. Rianda, S. Vibhor, J. Laurens, S. J. V. D. Z. Herre, and A. S. Gary, 2D Mater. 1, 011002 (2014).

    Article  Google Scholar 

  91. Y. Jung, J. Shen, Y. Sun, and J. J. Cha, ACS Nano 8, 9550 (2014).

    Article  Google Scholar 

  92. Y. Gong, J. Lin, X. Wang, G. Shi, S. Lei, Z. Lin, X. Zou, G. Ye, R. Vajtai, B. I. Yakobson, H. Terrones, M. Terrones, B. K. Tay, J. Lou, S. T. Pantelides, Z. Liu, W. Zhou, and P. M. Ajayan, Nat. Mater. 13, 1135 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  93. M. Y. Li, Y. Shi, C. C. Cheng, L. S. Lu, Y. C. Lin, H. L. Tang, M. L. Tsai, C. W. Chu, K. H. Wei, J. He-Hau, W. H. Chang, K. Suenaga, and L. J. Li, Science 349, 524 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  94. Q. Xiang, J. Yu, and M. Jaroniec, J. Am. Chem. Soc. 134, 6575 (2012).

    Article  Google Scholar 

  95. D. Hou, W. Zhou, X. Liu, K. Zhou, J. Xie, G. Li, and S. Chen, Electrochim. Acta 166, 26 (2015).

    Article  Google Scholar 

  96. Z. Wang, L. Ma, W. Chen, G. Huang, D. Chen, L. Wang, and J. Y. Lee, RSC Adv. 3, 21675 (2013).

    Article  Google Scholar 

  97. A. N. Obraztsov, Nat. Nanotech. 4, 212 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  98. K. S. Kim, Y. Zhao, H. Jang, S. Y. Lee, J. M. Kim, K. S. Kim, J. H. Ahn, P. Kim, J. Y. Choi, and B. H. Hong, Nature 457, 706 (2009).

    Article  ADS  Google Scholar 

  99. Q. Zhang, X. Xiao, R. Zhao, D. Lv, G. Xu, Z. Lu, L. Sun, S. Lin, X. Gao, J. Zhou, C. Jin, F. Ding, and L. Jiao, Angew. Chem. Int. Ed. 54, 8957 (2015).

    Article  Google Scholar 

  100. D. Kong, H. Wang, J. J. Cha, M. Pasta, K. J. Koski, J. Yao, and Y. Cui, Nano Lett. 13, 1341 (2013).

    Article  ADS  Google Scholar 

  101. Y. Li, J. Zhang, G. Zheng, Y. Sun, S. S. Hong, F. Xiong, S. Wang, H. R. Lee, and Y. Cui, ACS Nano 9, 10916 (2015).

    Article  Google Scholar 

  102. X. Duan, C. Wang, J. C. Shaw, R. Cheng, Y. Chen, H. Li, X. Wu, Y. Tang, Q. Zhang, A. Pan, J. Jiang, R. Yu, Y. Huang, and X. Duan, Nat. Nanotech. 9, 1024 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  103. Y. Gong, S. Lei, G. Ye, B. Li, Y. He, K. Keyshar, X. Zhang, Q. Wang, J. Lou, Z. Liu, R. Vajtai, W. Zhou, and P. M. Ajayan, Nano Lett. 15, 6135 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  104. C. Tan, X. Cao, X. J. Wu, Q. He, J. Yang, X. Zhang, J. Chen, W. Zhao, S. Han, G. H. Nam, M. Sindoro, and H. Zhang, Chem. Rev. 117, 6225 (2017).

    Article  Google Scholar 

  105. K. Yan, L. Fu, H. Peng, and Z. Liu, Acc. Chem. Res. 46, 2263 (2013).

    Article  Google Scholar 

  106. E. A. Gulbransen, K. F. Andrew, and F. A. Brassart, J. Electrochem. Soc. 110, 952 (1963).

    Article  Google Scholar 

  107. R. M. Tromp, and J. B. Hannon, Phys. Rev. Lett. 102, 10 (2009).

    Article  Google Scholar 

  108. H. Heo, J. H. Sung, G. Jin, J. H. Ahn, K. Kim, M. J. Lee, S. Cha, H. Choi, and M. H. Jo, Adv. Mater. 27, 3803 (2015).

    Article  Google Scholar 

  109. L. Samad, S. M. Bladow, Q. Ding, J. Zhuo, R. M. Jacobberger, M. S. Arnold, and S. Jin, ACS Nano 10, 7039 (2016).

    Article  Google Scholar 

  110. L. Liu, J. Park, D. A. Siegel, K. F. McCarty, K. W. Clark, W. Deng, L. Basile, J. C. Idrobo, A. P. Li, and G. Gu, Science 343, 163 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  111. T. Zhang, B. Jiang, Z. Xu, R. G. Mendes, Y. Xiao, L. Chen, L. Fang, T. Gemming, S. Chen, M. H. Rümmeli, and L. Fu, Nat. Commun. 7, 13911 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  112. B. Li, L. Huang, M. Zhong, Y. Li, Y. Wang, J. Li, and Z. Wei, Adv. Electron. Mater. 2, 1600298 (2016).

    Article  Google Scholar 

  113. D. Dumcenco, D. Ovchinnikov, K. Marinov, P. Lazic, M. Gibertini, N. Marzari, O. L. Sanchez, Y. C. Kung, D. Krasnozhon, M. W. Chen, S. Bertolazzi, P. Gillet, A. Fontcuberta i Morral, A. Radenovic, and A. Kis, ACS Nano 9, 4611 (2015).

    Article  Google Scholar 

  114. J. Chen, X. Zhao, S. J. R. Tan, H. Xu, B. Wu, B. Liu, D. Fu, W. Fu, D. Geng, Y. Liu, W. Liu, W. Tang, L. Li, W. Zhou, T. C. Sum, and K. P. Loh, J. Am. Chem. Soc. 139, 1073 (2017).

    Article  Google Scholar 

  115. H. Heo, J. H. Sung, J. H. Ahn, F. Ghahari, T. Taniguchi, K. Watanabe, P. Kim, and M. H. Jo, Adv. Electron. Mater. 3, 1600375 (2017).

    Article  Google Scholar 

  116. M. Schroeder, and D. E. Wolf, Surf. Sci. 375, 129 (1997).

    Article  ADS  Google Scholar 

  117. J. Shi, X. Zhang, D. Ma, J. Zhu, Y. Zhang, Z. Guo, Y. Yao, Q. Ji, X. Song, Y. Zhang, C. Li, Z. Liu, W. Zhu, and Y. Zhang, ACS Nano 9, 4017 (2015).

    Article  Google Scholar 

  118. H. Li, Q. Zhang, X. Duan, X. Wu, X. Fan, X. Zhu, X. Zhuang, W. Hu, H. Zhou, A. Pan, and X. Duan, J. Am. Chem. Soc. 137, 5284 (2015).

    Article  Google Scholar 

  119. C. Huang, S. Wu, A. M. Sanchez, J. J. P. Peters, R. Beanland, J. S. Ross, P. Rivera, W. Yao, D. H. Cobden, and X. Xu, Nat. Mater. 13, 1096 (2014).

    Article  Google Scholar 

  120. X. Q. Zhang, C. H. Lin, Y. W. Tseng, K. H. Huang, and Y. H. Lee, Nano Lett. 15, 410 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  121. S. Zheng, L. Sun, T. Yin, A. M. Dubrovkin, F. Liu, Z. Liu, Z. X. Shen, and H. J. Fan, Appl. Phys. Lett. 106, 063113 (2015).

    Article  ADS  Google Scholar 

  122. K. Chen, X. Wan, W. Xie, J. Wen, Z. Kang, X. Zeng, H. Chen, and J. Xu, Adv. Mater. 27, 6431 (2015).

    Article  Google Scholar 

  123. L. Fu, Y. Sun, N. Wu, R. G. Mendes, L. Chen, Z. Xu, T. Zhang, M. H. Rümmeli, B. Rellinghaus, D. Pohl, L. Zhuang, and L. Fu, ACS Nano 10, 2063 (2016).

    Article  Google Scholar 

  124. Y. Xue, Y. Zhang, Y. Liu, H. Liu, J. Song, J. Sophia, J. Liu, Z. Xu, Q. Xu, Z. Wang, J. Zheng, Y. Liu, S. Li, and Q. Bao, ACS Nano 10, 573 (2016).

    Article  Google Scholar 

  125. N. Choudhary, J. Park, J. Y. Hwang, H. S. Chung, K. H. Dumas, S. I. Khondaker, W. Choi, and Y. Jung, Sci. Rep. 6, 25456 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  126. X. Li, M. W. Lin, J. Lin, B. Huang, A. A. Puretzky, C. Ma, K. Wang, W. Zhou, S. T. Pantelides, M. Chi, I. Kravchenko, J. Fowlkes, C. M. Rouleau, D. B. Geohegan, and K. Xiao, Sci. Adv. 2, e1501882 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  127. K. Bogaert, S. Liu, J. Chesin, D. Titow, S. Gradecak, and S. Garaj, Nano Lett. 16, 5129 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  128. Y. Yoo, Z. P. Degregorio, and J. E. Johns, J. Am. Chem. Soc. 137, 14281 (2015).

    Article  Google Scholar 

  129. M. P. Levendorf, C. J. Kim, L. Brown, P. Y. Huang, R. W. Havener, D. A. Muller, and J. Park, Nature 488, 627 (2012).

    Article  ADS  Google Scholar 

  130. M. Mahjouri-Samani, M. W. Lin, K. Wang, A. R. Lupini, J. Lee, L. Basile, A. Boulesbaa, C. M. Rouleau, A. A. Puretzky, I. N. Ivanov, K. Xiao, M. Yoon, and D. B. Geohegan, Nat. Commun. 6, 7749 (2015).

    Article  Google Scholar 

  131. J. M. Woods, Y. Jung, Y. Xie, W. Liu, Y. Liu, H. Wang, and J. J. Cha, ACS Nano 10, 2004 (2016).

    Article  Google Scholar 

  132. M. Zhao, Y. Ye, Y. Han, Y. Xia, H. Zhu, S. Wang, Y. Wang, D. A. Muller, and X. Zhang, Nat. Nanotech. 11, 954 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  133. J. A. Miwa, M. Dendzik, S. S. Grønborg, M. Bianchi, J. V. Lauritsen, P. Hofmann, and S. Ulstrup, ACS Nano 9, 6502 (2015).

    Article  Google Scholar 

  134. S. M. Eichfeld, L. Hossain, Y. C. Lin, A. F. Piasecki, B. Kupp, A. G. Birdwell, R. A. Burke, N. Lu, X. Peng, J. Li, A. Azcatl, S. McDonnell, R. M. Wallace, M. J. Kim, T. S. Mayer, J. M. Redwing, and J. A. Robinson, ACS Nano 9, 2080 (2015).

    Article  Google Scholar 

  135. J. W. Chung, Z. R. Dai, and F. S. Ohuchi, J. Cryst. Growth 186, 137 (1998).

    Article  ADS  Google Scholar 

  136. W. K. Hofmann, J. Mater. Sci. 23, 3981 (1988).

    Article  ADS  Google Scholar 

  137. M. M. Ugeda, A. J. Bradley, S. F. Shi, F. H. da Jornada, Y. Zhang, D. Y. Qiu, W. Ruan, S. K. Mo, Z. Hussain, Z. X. Shen, F. Wang, S. G. Louie, and M. F. Crommie, Nat. Mater. 13, 1091 (2014), arXiv: 1404.2331.

    Article  ADS  Google Scholar 

  138. Y. Zhang, M. Jeon, L. J. Rich, H. Hong, J. Geng, Y. Zhang, S. Shi, T. E. Barnhart, P. Alexandridis, J. D. Huizinga, M. Seshadri, W. Cai, C. Kim, and J. F. Lovell, Nat. Nanotech. 9, 631 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  139. G. Prando, Nat. Nanotech. 12, 191 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  140. A. J. Molina-Mendoza, E. Giovanelli, W. S. Paz, M. A. Niño, J. O. Island, C. Evangeli, L. Aballe, M. Foerster, H. S. J. van der Zant, G. Rubio-Bollinger, N. Agraït, J. J. Palacios, E. M. Pérez, and A. Castellanos-Gomez, Nat. Commun. 8, 14409 (2017), arXiv: 1606.06651.

    Article  ADS  Google Scholar 

  141. M. Velický, P. S. Toth, A. M. Rakowski, A. P. Rooney, A. Kozikov, C. R. Woods, A. Mishchenko, L. Fumagalli, J. Yin, V. Zólyomi, T. Georgiou, S. J. Haigh, K. S. Novoselov, and R. A. W. Dryfe, Nat. Commun. 8, 14410 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  142. H. K. Hong, J. Jo, D. Hwang, J. Lee, N. Y. Kim, S. Son, J. H. Kim, M. J. Jin, Y. C. Jun, R. Erni, S. K. Kwak, J. W. Yoo, and Z. Lee, Nano Lett. 17, 120 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  143. Z. Wang, X. He, X. X. Zhang, and H. N. Alshareef, Adv. Mater. 28, 9133 (2016).

    Article  Google Scholar 

  144. C. Bacaksiz, A. Dominguez, A. Rubio, R. T. Senger, and H. Sahin, Phys. Rev. B 95, 7 (2017), arXiv: 1702.00986.

    Article  Google Scholar 

  145. G. H. Lee, C. H. Lee, A. M. van der Zande, M. Han, X. Cui, G. Arefe, C. Nuckolls, T. F. Heinz, J. Hone, and P. Kim, APL Mater. 2, 092511 (2014).

    Article  ADS  Google Scholar 

  146. B. Wu, Y. Zhao, H. Nan, Z. Yang, Y. Zhang, H. Zhao, D. He, Z. Jiang, X. Liu, Y. Li, Y. Shi, Z. Ni, J. Wang, J. B. Xu, and X. Wang, Nano Lett. 16, 3754 (2016).

    Article  ADS  Google Scholar 

  147. X. Liu, J. Gu, K. Ding, D. Fan, X. Hu, Y. W. Tseng, Y. H. Lee, V. Menon, and S. R. Forrest, Nano Lett. 17, 3176 (2017).

    Article  ADS  Google Scholar 

  148. H. C. Cheng, G. Wang, D. Li, Q. He, A. Yin, Y. Liu, H. Wu, M. Ding, Y. Huang, and X. Duan, Nano Lett. 16, 367 (2016), arXiv: 1509.07879.

    Article  ADS  Google Scholar 

  149. S. Bettis Homan, V. K. Sangwan, I. Balla, H. Bergeron, E. A. Weiss, and M. C. Hersam, Nano Lett. 17, 164 (2017), arXiv: 1703.02601.

    Article  ADS  Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

  1. State Key Laboratory of Superlattices and Microstructures, Institute of Semiconductors, Chinese Academy of Sciences & College of Materials Science and Opto-Electronic Technology, University of Chinese Academy of Sciences, Beijing, 100083, China

    Yu Cui, Bo Li, JingBo Li & ZhongMing Wei

Authors
  1. Yu Cui
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  2. Bo Li
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  3. JingBo Li
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

  4. ZhongMing Wei
    View author publications

    You can also search for this author in PubMed Google Scholar

Corresponding author

Correspondence to ZhongMing Wei.

Rights and permissions

Reprints and permissions

About this article

Check for updates. Verify currency and authenticity via CrossMark

Cite this article

Cui, Y., Li, B., Li, J. et al. Chemical vapor deposition growth of two-dimensional heterojunctions. Sci. China Phys. Mech. Astron. 61, 016801 (2018). https://doi.org/10.1007/s11433-017-9105-x

Download citation

  • Received:

  • Accepted:

  • Published:

  • DOI: https://doi.org/10.1007/s11433-017-9105-x

Keywords

Search

Navigation