剝離法製備二硫化鎢

塊狀二硫化鎢可以通過物理和化學方法進行剝離，分為機械剝離法、液體剝離方法和鋰離子插層法。近年來，為了獲得大面積、高品質的單層WS₂薄膜，研究人員嘗試在錠晶襯底上生長單層WS₂薄膜，然後通過原子或分子插層法剝離。

機械剝離方法是一種用於生產WS₂薄膜的簡單物理方法。首先，將透明膠帶貼在要剝離的WS₂塊狀層壓片上。然後用膠帶反復剝離散裝材料，使層壓片變薄。最後，將WS₂薄膜從膠帶上轉移到目標基材（如SiO₂/Si）上，休息一段時間後慢慢剝離膠帶，以確保WS₂薄膜很好地粘在目標基材上。所製備的單層TMD材料缺陷少，結晶度高，因而具有良好的光電性能，如高發光效率和高載流子遷移率。然而，大面積的薄膜很難剝離，這限制了它們的實際應用，而且重複率也很低。

液相剝離法是基於利用超聲波產生空化泡或剪切力將分層材料相互分離。然後，將材料分散在溶劑中，得到二維單層和少層材料。溶劑的選擇是液相剝離方法中最關鍵的因素。

二硫化鎢的表面張力約為40 mJ.m^-2，因此必須選擇一個合適的溶劑來成功剝離WS₂材料。最常用的溶劑是丙醇、乙醇和水。為了縮短超聲處理時間並提高懸浮液的穩定性，Adilbekova等人使用氨水作為液相剝離的溶劑。液相剝離法製備WS₂薄膜可以用來大量製備WS₂，但是用這種方法生產的WS₂薄膜的厚度不均勻，而且薄膜的純度很低。

鋰離子插層法使用含鋰溶劑（如正丁基鋰）插層到WS₂層狀納米材料中，形成許多中間化合物。這些中間化合物增加了WS₂的層間距離，削弱了層間的范德華力，導致剝離。然後，材料被清洗和乾燥，得到單層或多層的WS₂納米片。Ghorai等在室溫下，在惰性溶劑、正己烷或甲苯的存在下，用鹵化鋰作為鋰源對WS₂進行插層。

（圖片來源：Rosanna Mastria et al/Nature）

鋰離子在二維層狀材料中的插層導致層間分離，這是一種電化學剝離方法。這種方法的最大優點是WS₂薄膜的產量高，薄膜面積大。然而，缺陷的形成、成本高、工藝時間長和對環境變化的高度敏感性是這種工藝的一些缺點。

文章來源：Ding J, Feng A, Li X等， 二硫化鎢的性能、製備和應用 - 綜述 [J]。應用物理學, 2021, 54(17): 173002.

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