对于具有层状晶体结构的2D纳米材料来说 ， 在基面上没有表面悬挂键使它们成为构建范德华外延异质结构的极好平台 ， 这种异质结构可以耐受非常大的晶格失配 。 然而 ， 溶液中弱的范德华相互作用使得用湿化学方法合成外延异质结构非常困难 。 我们展示了贵金属纳米晶的外延生长 ， 包括钯、铂和银 ， 在溶液相中锂嵌入和剥离的单层二硫化钼纳米晶上(图6a–f) 。 对于生长在二硫化钼(001)表面上的金属纳米晶 ， 已经发现两种类型的外延取向 ， 即(111)和(101)取向共存 。 还鉴定了铂的{111、{200和{220连续衍射环(图6e) ， 表明并非所有的铂纳米晶都表现出外延生长 ， 可能是由于二硫化钼纳米结构中的缺陷或边缘 。
图6 生长在二硫化钼纳米片上的钯纳米碳的透射电镜图像
进一步1D异质结构(如超晶格纳米线)中热电品质因数的提高可以通过利用量子限制的优点来提高功率因数 ， 并利用异质界面处的声子散射来降低热导率 。 热电性能的显著提高是由于纳米线异质结构表面和界面处声子散射的增强 。
总结本文重点介绍了过去几十年来在半导体外延异质结构的湿化学合成及其应用领域取得的进展 。 特别强调了种子介导的液相外延生长和合成后阳离子交换方法 。 总结了使用0D、1D和2D纳米晶作为种子/模板合成的具有不同结构和不同组成的外延异质结构 。 讨论了每种结构的生长机理 。 源于外延结构的独特优势使这些异质结构在从光电、催化到热电的许多应用中具有巨大潜力 。
但我们还是存在一些挑战 ， 首先 ， 需要进一步的研究来获得对不同种类外延异质结构形成的生长机制的更多见解 。 设计精细的外延异质结构 ， 精确控制结构和成分 ， 需要对各种条件下的生长机制有更多的了解 。 其次 ， 从结构的角度来看 ， 设计混合维度的外延异质结构对于探索其潜在的应用是必不可少的 。 不同维度的材料有其内在的优点和缺点 。 具有混合维度的异质结构的构建可以结合单一组件的优点并减轻其缺点 。 第三 ， 从应用的角度来看 ， 还需要进一步努力 。 虽然半导体外延异质结构在许多应用中显示出巨大的潜力 ， 例如发光二极管和光电晶体管 ， 但是外延和某些特性之间的关系仍然不清楚 。 例如 ， 量子点的显著闪烁(荧光间歇)限制了其作为单光子光源和用于追踪单个生物分子的生物标记的应用 。 因此 ， 应该在这一研究领域投入更多的努力来制备各种基于半导体的外延异质结构 ， 并探索它们有前途的应用 。
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