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Atomically Substitutional Engineering of Transition Metal Dichalcogenide Layers for Enhancing Tailored Properties and Superior applications

引用

Nano-Micro Letters 2024年第5期16卷 248-284页

作者： Zhaosu Liu Si Yin Tee Guijian Guan Ming‑Yong Han Institute of Molecular Plus Tianjin UniversityTianjin 300072People’s Republic of China Institute of Materials Research and Engineering A*STARSingapore 138634Singapore

Transition metal dichalcogenides(TMDs)are a promising class of layered materials in the post-graphene era,with extensive research attention due to their diverse alternative elements and fascinating semiconductor behavior.Binary MX2 layers with different metal and/or chalcogen elements have similar structural parameters but varied optoelectronic properties,providing opportunities for atomically substitutional engineering via partial alteration of metal or/and chalcogenide atoms to produce ternary or quaternary TMDs.The resulting multinary TMD layers still maintain structural integrity and homogeneity while achieving tunable(opto)electronic properties across a full range of composition with arbitrary ratios of introduced metal or chalcogen to original counterparts(0–100%).Atomic substitution in TMD layers offers new adjustable degrees of freedom for tailoring crystal phase,band alignment/structure,carrier density,and surface reactive activity,enabling novel and promising applications.This review comprehensively elaborates on atomically substitutional engineering in TMD layers,including theoretical foundations,synthetic strategies,tailored properties,and superior applications.The emerging type of ternary TMDs,Janus TMDs,is presented specifically to highlight their typical compounds,fabrication methods,and potential applications.Finally,opportunities and challenges for further development of multinary TMDs are envisioned to expedite the evolution of this pivotal field.

关键词： Transition metal dichalcogenides Atomic substitution Tailored structure Tunable bandgap enhanced applications

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