1、半導體原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成Xin-QuanZhang,Chin-HaoLin,?Yu-WenTseng,Kuan-HuaHuang,andYi-HsienLee材料科學與工程，國立清華大學，新竹20013,臺灣，支持信息摘要：擁有各種形態(tài)和能帶排列的過渡金屬硫化物（TMDs）的原子薄層異質(zhì)結(jié)構(gòu)是下一代柔性納米電子學的關(guān)鍵材料。單個TMD單層可以橫向連接去構(gòu)建平面的半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)，這是一種很難連接上脫落的薄片的費時費力的方法。能在不同的平面上生產(chǎn)出大量的高質(zhì)量分層異質(zhì)結(jié)構(gòu)是非常必要的但也是一個具有挑戰(zhàn)性的問題。這里，我們得到了一個橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的單層TMDs：MOS2-WS2和MoSe2-W

2、Se2.這個合成采用常壓化學氣相沉積（CVD）的方法，以芳香族分子為生長種進行。我們探究其可能的生長形式，并通過二次諧波和原子級的掃描電子顯微鏡來檢查這些半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的對稱性與連接程度。我們發(fā)現(xiàn)橫向半導體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的一維接口并不是理論上的方向而是格柵的鋸齒形方向。我們提供一個可控的合成方法來獲得高質(zhì)量一維分界面的TMD原子層平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：異質(zhì)結(jié)構(gòu)、過渡金屬硫化物、二維材料、單層、CVD異質(zhì)結(jié)構(gòu)的各種幾何形貌與能帶對齊方式在宏觀上表現(xiàn)出不同于其組成材料的電學特性。1-13他們在半導體多量子阱呈現(xiàn)了新奇的現(xiàn)象，如說層間庫倫在電荷載流子與聲子之間的移動，并在激子波色凝聚，分數(shù)霍爾效應(yīng)，突發(fā)性

3、大規(guī)模狄拉克費米子以及量子級激光器和高機動性二維電子氣方面都有各種應(yīng)用。1,7-10最近，霍夫施塔特蝴蝶在垂直堆疊的石墨烯異質(zhì)結(jié)構(gòu)7-9和過渡金屬硫化物的層間激子中首次實現(xiàn)，證實了構(gòu)建原子級薄層異質(zhì)結(jié)構(gòu)的能力。15-18這些薄層材料是構(gòu)建各種缺少懸掛鍵的清晰界面的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的阻礙。19-28此外，異質(zhì)結(jié)構(gòu)可以通過能帶排列官能化和靜電澆注控制電荷參雜濃度。26,29,30特別是具有不同屬性的單獨的TMDs單層（比如MoS2,MoSe2,WS2,和WSe2）是進一步發(fā)展納米科學中多種異質(zhì)結(jié)構(gòu)和下一代光電器件與瓦利激光器設(shè)備的潛在理想對象。4,22,31-37異質(zhì)結(jié)構(gòu)的晶相結(jié)構(gòu)、對稱性和分界面質(zhì)量很大

4、程度地決定了帶結(jié)構(gòu)與異質(zhì)結(jié)構(gòu)的多項性能。38,39二次諧波產(chǎn)生（SHG）被認為是描述分界面、對稱性、扭角的異質(zhì)結(jié)構(gòu)原子層的一個強大的工具。39-47解析球面相差校正掃描透射電子顯微鏡（Cs-correctedSTEM）有可能成為表征晶體結(jié)構(gòu)、通過其原子級分辨率的納米級分界面和輕元素的化學映射的功能的方法。48-50最近，石墨烯的一維接觸與不同原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的一維接口中發(fā)現(xiàn)了一些獨特的功能，增強的電性能與邊緣接觸結(jié)構(gòu)。11-14,51,71,72幾何排列的原子層，包括其界面幾何形狀和堆疊序列，可實現(xiàn)各種異質(zhì)結(jié)構(gòu)的各種分界面構(gòu)型、帶結(jié)構(gòu)及對稱性的構(gòu)建。然而，到目前為止異質(zhì)結(jié)構(gòu)的大多數(shù)研究只實

5、現(xiàn)了挑選與轉(zhuǎn)移脫落的鱗片或CVD單分子膜收錄：2014年9月29日訂正：2014年11月20日出版日期：2014年12月11日的過程。26,39,51對有原子級清晰分界面的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的直接控制是非常高的要求，因此，一個可實現(xiàn)有一維分界面的多樣單層表面的原子層的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的生長的直接合成工藝是必不可少的。化學氣相沉積法是可能實現(xiàn)擴展合成多樣化范德瓦爾斯（vdw）材料的高質(zhì)量原子層的方法。52-61在這項研究中，我們發(fā)現(xiàn)了使用以芳香族分子為生長種的常壓化學氣相沉積法（APCVD）,通過半導體化的TMD原子層在多樣單層表面的直接生長合成的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)。單層TMD的不同一維分界面可在MoS2-WS2和Mo

6、Se2-WSe2橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子層中獲得。通過Cs-correctedSTEM和SHG的成像可進一步研究對稱性和異質(zhì)結(jié)的分界面。實驗裝置示意圖及合成的TMD原子層與他們的異質(zhì)結(jié)構(gòu)的詳細參數(shù)在圖1a和支持信息S1中給出。這個合成采用常壓化學氣相沉積法，以北四酸鉀鹽（PTAS）為生長種進行。在以前的文件和支持信息S2介紹了基底處理和核心制備的更多詳細信息。62,63為了能精確控制氣體流量和起始反應(yīng)物的反應(yīng)，設(shè)計了一英寸直徑爐和國產(chǎn)石英反應(yīng)器。對于高蒸發(fā)溫度的WO3,WO3粉末會充滿國產(chǎn)石英反應(yīng)器和可調(diào)長度的轉(zhuǎn)移管以形成穩(wěn)定的WO-3氣流，使反應(yīng)物從高溫區(qū)蒸發(fā)和S或Se在特定的溫度和距離的基板表面

7、上反應(yīng)。在低溫區(qū)，在650到750c范圍內(nèi)單個的TMD單層可以被成功地合成。以鋁基為底的TMD原子層比以鴇基為底的TMD原子層生長容易得多，因為在特定的生長溫度中MoO3的蒸氣壓遠高于WO3的蒸氣壓通過仔細控制反應(yīng)物的用量，我們可以得到各種TMD原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)。圖1展示了各種TMD原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)一維分界面的特征和區(qū)別。圖1b所示單層TMD原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的典型接法；WS2（WSe2）的單層被發(fā)現(xiàn)聯(lián)合橫向MoS2（MoSe2）邊緣后仍能保持它清晰的一維異質(zhì)界面的三角域形狀。以鴇基為底的原子層的生長開始于以鋁基為底的單分子層生長的邊緣并沿著其橫向生長的域形狀生長。此外，大面積的平面

8、異質(zhì)結(jié)構(gòu)可能在較長的生長時間和650-700C范圍的低生長溫度得到，相關(guān)信息在支持信息S4中所示。一種典型的海島型增長模式在生長溫度降低到600C下時出現(xiàn)。TMD原子層生長的均勻性與增長行為對核心的生長溫度、反應(yīng)物流量、氣流形MqXjWXtlateralMoXj-V,小(X=5)air«一mtrnfl-Al-蛇苣中1匚.awwowmRjwtt.fkIhrtt一丁一.零MSH1凡尚市1.1tl仃他««w*rI*r3«菱豈中一匚一HMnf«mf/修叫圖1:TMD原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)一維分界面的合成。示意圖（a）為常壓化學氣相沉積法實驗裝置圖，（b）

9、為TMD原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)。MoSe2-WSe2單分子膜的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征：（c）為光學顯微鏡（OM）圖像，（d）為原子力顯微鏡（AFM）圖像，（e）為E2g模型下WSe2的拉曼映射圖，（f）為A1g模型下MoSe2的拉曼映射圖，（g）為WSe2的PL映射圖，（h）為MoSe2的PL映射圖，（i）為拉曼光譜，（j）為WSe2和MoSe2的異質(zhì)結(jié)構(gòu)在小組c標記處的PL光譜：（k）為OM圖像，（l）為AFM圖像。（m）為2LA（M）模式下WS2的拉曼映射圖，（n）為A1g模式下MoS2拉曼映射圖，（O）為WS2的PL映射圖，（p）為MoS2的PL映射圖；（q）為拉曼光譜；（r）為WS2和MoS

10、2的異質(zhì)結(jié)構(gòu)在小組k.標記處的PL光譜（比例尺度：5m）態(tài)與濃度很敏感。這個合成的三個典型鋁源是MoO3粉末，熱蒸發(fā)MoO3-x硅薄膜層和化學計量比MoX2粉末（X=S、Se）,仔細研究并比較生長行為可以更好地理解支持信息S4中所示的信息。當以氧化物粉體為原料，由于鋁氧化物粉末(MoO3-x)具有較高的蒸氣壓，生長總呈S(Se)蒸氣下MoS2(MoSe2)的簡單生長。相反，TMD原子層使用化學計量的MoS2(MoSe2)粉末或一塊小的硅熱蒸發(fā)的MoO3-x10納米薄層覆蓋可以在其他單層邊橫向生長。此生長可能會導致反應(yīng)物鋁的蒸汽流量減少，因為整個過程涉及到薄層或高溫下化學計量粉末的分解和他們?yōu)榱?/p>

11、進一步生長而從高溫區(qū)到低溫區(qū)的輸送。基于純凈TMD原子層的異質(zhì)結(jié)構(gòu)需要S(Se)的純凈蒸汽以避免TMD原子層在混合的S和Se蒸氣中會發(fā)生合金化。64-66值得注意的是使用我們這種增長方法可獲取垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種生長方式得到的異質(zhì)結(jié)構(gòu)可能會合金化，這需要在將來的工作深入研究。在此研究中，純凈TMD單層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)是以芳香分子為生長種進行低溫CVD生長過程的主要觀察對象。我們通過光譜和光致發(fā)光譜(PL)研究生長的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)性能，異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的各種TMD原子層的拉曼光譜和PL譜信息分別于圖1c(WSe2-MoSe2)和圖1k(WS2-MoS2)給出。圖1i和1j中，E2g和A1g模式中單層WSe2

12、的拉曼頻帶位于249.9cm-1和259.9cm-1處，而那些MoSe2處于286.7cm-1和241.6cm-1。相比之下，E2g和A1g模式中單層WS2位于349.4cm-1和418.4cm-1處，而那些“。$2單層處于384.4cm-1和402.4cm-1,這些數(shù)值與已經(jīng)報告過的其他地方的單個TMD單層接近。59,67-70橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的MoSe2和WSe2發(fā)光峰分別位于接近810nm和770nm處，而生長的單個MoSe2和WSe2單層分別位于805nm和768nm處。對TMD原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的拉曼映射共焦測量結(jié)果如圖1e-h(WSe2-MoSe2)和圖1m-p(WS2-MoS2)

13、所示。不同TMD原子層間一個清楚的對比在拉曼映射圖像中觀察到，表現(xiàn)出了TMD原子層平面異質(zhì)結(jié)構(gòu)的特征。請注意，TMD單層橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的拉曼光譜和光致發(fā)光強度是均勻并且強烈的，這表現(xiàn)出生長的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)良好的結(jié)晶度和低的缺陷濃度。除了橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)常見三角形之外，有時在增厚的WSe2-MoSe2的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)中觀察到星形狀，這可能與成核的生長基本過程和生長缺陷有關(guān)。更多厚度識別和橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的形狀的相關(guān)信息在支持信息S5給出。單個TMD單分子層的原子和化學配比，包括MX2(M=Mo,W;X=S、Se)和他們一維的異圖2:橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的原子級分辨率圖像的和TMD單層膜的Cs糾正的STEM-HAAD

14、F圖像。(a,c)為低倍放大圖像，(b,d)分別為WS2-M0S2和WSe2-MoSe2的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的高分辨率HAADF圖像。(e)為WSe2-MoSe2橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的異質(zhì)界面的高分辨率STEMHAADF圖像。(f-i)為單個TMD-MX2原子層(M=Mo,W;X=S、Se)。質(zhì)界面已經(jīng)使用STEM和高角度環(huán)形暗場(HAADF)仔細確認過。STEM-HAADF成像的對比度，也稱為原子序數(shù)襯度，與單個原子M的原子序數(shù)和角視場法(ADF)下X的原子列成正比。圖2a-e展現(xiàn)了MX2的蜂窩狀結(jié)構(gòu)和橫向的一維異質(zhì)結(jié)構(gòu)的微觀結(jié)構(gòu)。圖2a中標記的白色箭頭，可以發(fā)起異質(zhì)外延并且原子層在一維的TMD單層的接口

15、可以橫向生長。一張沿著MoS2區(qū)域邊緣均勻橫向生長的圖示說明了橫向生長將遵循單層的區(qū)域形狀并將保存平面異質(zhì)結(jié)的單個晶體特征。橫向異質(zhì)外延只在粘滯材料的原子層中出現(xiàn)并和常規(guī)的外延生長形成一個鮮明的對比，這是進一步研究平面混合異質(zhì)結(jié)構(gòu)的方向。WS2-MoS2和WSe2-MoSe2的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的以為異質(zhì)界面的原子級分辨率圖像分別為圖2b和圖2d-e。圖2e中的標記為鋸齒形的示意圖和蜂窩狀晶格的理論方向，一維異質(zhì)界面沿鋸齒形方向?qū)R。圖2f-i中，蜂窩狀硫化物的M-X間距是MoSt（C）SHwavelength汕tinK2M150TrFTHchifir，*。,，事圖3.通過二次諧波產(chǎn)生(SHG)分析

16、法確定橫向TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)對稱和邊緣結(jié)構(gòu)。(a)為和TMD薄片或TMD原子層橫向異質(zhì)的兩個典型邊緣的激光偏振去取向示意圖。(b)為平行極化強度的極坐標圖。藍色的點是實驗數(shù)據(jù)，實線是擬合曲線。WS2薄片在平行激光偏振片下角度為變量的SHG圖像。標量欄：10pm(c)為不同CVD-TMD單個晶片波長為變量的SHG圖像的：MX2(M=Mo,S;X=S、Se)。(d)為WS2-MoS2原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的平行極化強度的極坐標圖。(e)為WSe2-MoSe2原子層橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的平行極化強度的極坐標圖。WS2(WSe2)和MoS2(MoSe2)的SHG強度，用綠色和藍色的圓點代表、分別被用來區(qū)別異質(zhì)結(jié)構(gòu)薄

17、片的邊緣和中心區(qū)域。在0=30和。=0出獲得橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)SHG圖像的最小值和最大值。大約是181-182pm,而硒大約是189-190pm。過濾后的圖像有力地證明了M-X間距能被Cs-STEM技術(shù)精確的測量。原子列的原子序數(shù)(Z)的差異決定了M和X的元素之間的差異，所以硒化物的圖像對比度優(yōu)于硫化物。基于SAED的辨識度和高分辨率的圖像，各種MX2樣品的空間群是P63/mmc。啞鈴型的差異和間距取決于材料的單分子膜。HAADF圖像強度與Z1.7成正比。48我們假想各種MX2樣品的強度差異是由于Z的不同。因此，硫化物的HADDF圖像的對比度由于Z變化大而太高，讓硫列很難得以顯現(xiàn)。這些結(jié)果與相同條件

18、下模擬的原子模型相吻合。TMD層的奇數(shù)層觀察到強二次諧波產(chǎn)生(SHG)信號說明了反演對稱性39-43和非零的二階極化率的缺失。44相反，TMD樣品的偶數(shù)層數(shù)可能有反演對稱性并顯示出減少的SHG信號。然而，它可能會實現(xiàn)層間旋轉(zhuǎn)的雙層TMD的破缺對稱性。43,46通SHG極化分析可以確定TMD層的結(jié)構(gòu)稱性。45如圖3a所示，SHG的平行偏振原件的強度I=I0cos2(30其中IoSHG最大強度，0是入射光的偏振度與理論方向的夾角。39-42,46圖3b是WS2薄片的SHG強度極坐標圖。6倍對稱性可被清楚觀察到。實驗數(shù)據(jù)來源WS2在180度范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)樣品所得到的SHG圖像的平均像素強度，并用cos2

19、。函數(shù)擬合。圖3b也顯示了角度是WS2薄片SHG成像的一大因素。偏振度的入射激光光束有一個箭頭標注。通過旋轉(zhuǎn)樣品，SH響應(yīng)的平行極化組件得到增強，并且當三角形的平分線(理論方向)平行于入射偏振方向，得到最大亮度的SH圖像，顯示出的三角形TMD薄片邊緣是鋸齒形結(jié)構(gòu)。此外，我們通過依賴于波長的SHG研究在同一基板上不同的TMD薄片。SHG強度取決于所用介質(zhì)的環(huán)境、附加電場和二階非線性極化率。圖3c所示，WS2和M0S2表現(xiàn)的最大SH響應(yīng)為SH波長，約為405nm。這種高效的SH反應(yīng)是由于r點的電子態(tài)密度增加后敏感性增強導致的。40另一方面，WSe2和MoSe2的最大SH反應(yīng)作為SH波長，約為420

20、nm。這些TMD薄片的不同的SH效能是他們在r點不同的能帶結(jié)構(gòu)的結(jié)果。圖3d分別了呈現(xiàn)WSe2-MoSe2和WS2-M0S2的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的平行極化SHG圖像。橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)中心和外圍SHG強度的極坐標圖中能清晰觀察相干性和6倍對稱性，這表明了兩個不同的TMD原子層沿在相同的結(jié)晶方向晶化。此外，沿橫向TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)的薄片的接口沒有觀察到被壓制SH,這表明了TMD原子層的橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)中的存在單晶特征。橫向WS2-MoS2異質(zhì)結(jié)構(gòu)的這類TMD薄片在0=0。得到最強的SHG圖像(平行于入射偏振的理論方向)。也就是說兩個TMD原子層的異質(zhì)界面由鋸齒形的結(jié)構(gòu)確定，這符合我們的STM觀察的結(jié)果。我們相信，因

21、為TMD原子層單晶特征和獨特的一維異質(zhì)界面，更多橫向異質(zhì)結(jié)構(gòu)的有趣物理現(xiàn)象和深刻見解將被廣泛的探究。不同的接口形狀和異質(zhì)結(jié)構(gòu)的異質(zhì)結(jié)通過TMD在各種表面上直接外延生長而變得可控。這打開了使用可控的TMD原子層的接口和接點得到低維渠道和人工異質(zhì)結(jié)構(gòu)的新天地。ASSOCIATEDCONTENTSSupportingInformationExperimentalsetupanddetailedparametersforthesynthesis,preparationofsamplesandaromaticseedingpromoters,scalablesynthesisofin-planehete

22、rostructureofmonolayerWS2-MoS2,influenceofstartingmaterialsontheCVDgrowthoftheSandSe-basedheterostructure,lateralheterostructurewith1Dheterointerface,characterizations(Cs-correctedSTEM-HAADFandpolarization-resolvedsecondharmonicgeneration(SHG),Ramanvibrationmodefrequenciesofthelateralheterostructure

23、s.Additionalfiguresandtables.ThismaterialisavailablefreeofchargeviatheInternetatACKNOWLEDGMENTSThisresearchwassupportedbytheNationalScienceCouncilOftheRepublicofChina(NSC103-2112-M-007-001-MY3andNSC102-2633-M-007-002atNationalTsing-HuaUniversity).WethankC.S.Chang,P.Y.Lin,M.T.Chang,

24、S.C.Luo,andProf.L.J.Chenfortheirtechnicalassistance,andalsoE.J.Sie.andProf.M.Dresselhaus(MIT)forfruitfuldiscussionsREFERENCES(1) Faist,J.;Capasso,F.;Sivco,D.L.;Sirtori,C.;Hutchinson,A.L.;Cho,A.Y.Science1994,264,553-556.(2) Alferov,Z.I.Rev.Mod.Phys.2001,73,767-782.(3) Geim,A.K.;Grigorieva,I.V.Nature2

25、013,499,419-425.(4) Britnell,L.;Ribeiro,R.M.;Eckmann,A.;Jalil,R.;Belle,B.D.;Mishchenko,A.;Kim,Y.J.;Gorbachev,R.V.;Georgiou,T.;Morozov,S.V.;etal.Science2013,340,1311-1314.(5) Terrones,H.;Lopez-Urias,F.;Terrones,M.Sci.Rep.2013,3,1549.(6) Komsa,H.P.;Krasheninnikov,A.V.Phys.Rev.2013,88,085318.(7) Ponoma

26、renko,L.A.;Gorbachev,R.V.;Yu,G.L.;Elias,D.C.;Jalil,R.;Patel,A.A.;Mishchenko,A.;Mayorov,A.S.;Woods,C.R.;Wallbank,J.R.;etal.Nature2013,497,594-597.(8) Dean,C.R.;Wang,L.;Maher,P.;Forsythe,C.;Ghahari,F.;Gao,Y.;Katoch,J.;Ishigami,M.;Moon,P.;Koshino.;etal.Nature2013,497,598-602.(9) Hunt,B.;Sanchez-Yamagis

27、hi,J.D.;Young,A.F.;Yankowitz,M.;LeRoy,B.J.;Watanabe,K.;Taniguchi,T.;Moon,P.;Koshino,M.;Jarillo-Herrero,P.;etal.Science2013,340,1427-1430.(10) Gorbachev,R.V.;Geim,A.K.;Katsnelson,M.I.;Novoselov,K.S.;Tudorovskiy,T.;Grigorieva,I.V.;MacDonald,A.H.;Morozov,S.V.;Watanabe,K.;Taniguchi,T.;etal.Nat.Phys.2012

28、,8,896-901.(11) Levendorf,M.P.;Kim,C.J.;Brown,L.;Huang,P.Y.;Havener,R.W.;Muller,D.A.;Park,J.Nature2012,488,627-632.(12) Liu,Z.;Ma,L.L.;Shi,G.;Zhou,W.;Gong,Y.J.;Lei,S.D.;Yang,X.B.;Zhang,J.N.;Yu,J.J.;Hackenberg,K.P.;etal.Nat.Nanotechnol.2013,8,119-124.(13) Liu,L.;Park,J.;Siegel,D.A.;McCarty,K.F.;Clark

29、,K.W.;Deng,W.;Basile,L.;Idrobo,J.C.;Li,A.P.;Gu,GScience2014,343,163-167.(14) Huang,C.;Wu,S.;Sanchez,A.;Peters,J.;Beanland,R.;Ross,J.;Rivera,P.;Yao,W.;Cobden,D.;Xu,X.Nat.Mater.2014,13,1096-1101.(15) Rivera,P.;Schaibley,J.R.;JonesA.M.Ross,J.S.;Wu,S.;Aivazian,G.;Klement,P.;Ghimire,N.J.;Yan,J.;Mandrus,D

30、.G.;WangYao.;XiaodongXu.2014,arXiv:1403.4985.arXe-Printarchive./abs/1403.4985(accessedSept2014).(16) Lui,J.;Ye,Z.;Ji,C.;Chiu,K.C.;Chou,C.T.;Andersen,T.I.;Means-Shively,C.;Anderson,H.;Wu,J.M.;Kidd,T.;Lee,Y.-H.;HeR.2014,arXiv:1410.4224.arXe-Printarchive./abs/1

31、410.4224(accessedSept2014).(17) Tongay,S.;Fan,W.;Kang,J.;Park,J.;Koldemir,U.;Suh,J.;Narang,D.S.;Liu,K.;Ji,J.;Li,J.;Sinclair,R.;Wu,J.NanoLett.2014,14,3185-3190.(18) Yu,Y.;Hu,S.;Su,L.;Huang,L.;Liu,Y.;Jin,Z.;Purezky,A.A.;Geohegan,D.B.;Kim,K.W.;Zhang,Y.;Cao,L.2014,arXiv:1403.6181.arXe-Printarchive

32、./abs/1403.6181(accessedSept2014).(19) Sie,E.J.;Lee,Y.-H;Frenzel,A.J.;Kong,J.;GedikN.2013,arXiv:1312.2918.arXe-Printarchive./abs/1312.2918(accessedSept2014).(20) Geim,A.K.;Novoselov,K.S.Nat.Mater.2007,6,183-191.(21) Watanabe,K.;Taniguchi,T.;Kanda,H.Nat.Mater.2004,

33、3,404-409.(22) Wang,Q.H.;Kalantar-Zadeh,K.;Kis,A.;Coleman,J.N.;Strano,M.S.Nat.Mater.2012,7,699-712.(23) Wang,H.;Yu,L.L.;Lee,Y.H.;Shi,Y.M.;Hsu,A.;Chin,M.L.;Li,L.J.;Dubey,M.;Kong,J.;Palacios,T.NanoLett.2012,12,4674-4680.(24) Zhu,W.;Low,T.;Lee,Y.H.;Wang,H.;Farmer,D.B.;Kong,J.;Xia,F.;Avouris,P.Nat.Commu

34、n.2014,5,3087.(25) Yu,W.J.;Liu,Y.;Zhou,H.L.;Yin,A.X.;Li,Z.;Huang,Y.;Duan,X.F.Nat.Nanotechnol.2013,8,952-958.(26) Lee,C.-H.;Lee,G.-H.;vanderZande,A.M.;Chen,W.;Li,Y.;Han,M.;Cui,X.;Arefe,G.;Nuckolls,C.;Heinz,T.F.;Guo,J.;etal.Nat.Nanotechnol.2014,9,676-681.(27) Carraro,C.;Nemsak,S.;Ozdol,B.;Kang,J.S.;Be

35、chtel,H.A.;Desai,S.B.;Kronast,F.;Unal,A.A.;Conti,G;Conlon,C.;etal.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.2014,111,6198-6202.(28) Cheng,R.;Li,D.;Zhou,H.;Wang,C.;Yin,A.;Jiang,S.;Liu,Y.;Chen,Y.;Huang,Y.;Duan,X.2014,arXiv:1403.3447.arXePrintarchive./abs/1403.3447(accessedSept2014).(29) Yu,L.;Lee,

36、Y.-H.;Ling,X.;Santos,E.J.G.;Shin,Y.C.;Lin,Y.;Dubey,M.;Kaxiras,E.;Kong,J.;Wang,H.;Palacios,T.NanoLett.2014,14,3055-3063.(30) Furchi,M.M.;Pospischil,A.;Libisch,F.;Burgdo?rferJ.;Mueller,T.2014,arXiv:1403.2652.arXe-Printarchive./abs/1403.2652(accessedSept2014).(31) Liu,X.;Galfsky,T.

37、;Sun,Z.,Xia,F.;Lin,E.C.;Lee,Y.H.;Ke?naCohenS.,Menon,V.M.2014,arXiv:1406.4826.arXe-Printarchive./abs/1406.4826(accessedSept2014).(32) Zaumseil,J.Science2014,344,702-703.(33) Zhang,Y.J.;Oka,T.;Suzuki,R.;Ye,J.T.;Iwasa,Y.Science2014,344,725-728.(34)Xiao,D.;Liu,G.B.;Feng,W.X.;Xu,X.D.

38、;Yao,W.Phys.Rev.Lett.2012,108,196802.(35) Zeng,H.L.;Dai,J.F.;Yao,W.;Xiao,D.;Cui,X.D.Nat.Nanotechnol.2012,7,490-493.NanoLettersL/10.1021/nl503744f|NanoLett.2015,15,410-415414(36) Mak,K.F.;He,K.L.;Shan,J.;Heinz,T.F.Nat.Nanotechnol.2012,7,494-498.(37) Cao,T.;Wang,G.;Han,W.;Ye,H.;Zhu,C.;S

39、hi,J.;Niu,Q.;Tan,P.;Wang,E.;etal.Nat.Commun.2012,3,887.(38) Suzuki,R.;Sakano,M.;Zhang,Y.J.;Akashi,R.;Morikawa,D.;Harasawa,A.;Yaji,K.;Kuroda,K.;Miyamoto,K.;Okuda,T.;etal.Nat.Nanotechnol.2014,9,611-617.(39) vanderZande,A.M.;Kunstrnann,J.;Chernikov,A.;Chenet,D.A.;You,Y.;Zhang,X.;Huang,P.Y.;Berkelbach,T

40、.C.;Wang,L.;Zhang,F.;etal.NanoLett.2014,14,3869-3875.(40) Kumar,N.;Najmaei,S.;Cui,Q.N.;Ceballos,F.;Ajayan,P.M.;Lou,J.;Zhao,H.Phys.Rev.B2013,87,161403.(41) Malard,L.M.;Alencar,T.V.;Barboza,A.P.M.;Mak,K.F.;dePaula,A.M.Phys.Rev.B2013,87,201401.(42) Li,Y.L.;Rao,Y.;Mak,K.F.;You,Y.M.;Wang,S.Y.;Dean,C.R.;H

41、einz,T.F.NanoLett.2013,13,3329-3333.(43) Kim,C.J.;Brown,L.;Graham,M.W.;Hovden,R.;Havener,R.W.;McEuen,P.L.;Muller,D.A.;Park,J.NanoLett.2013,1,5660-5665.(44) Shen,Y.R.ThePrinciplesofNonlinearOptics;WileyInterscience:NewYork,2003.(45) vanderVeen,M.A.;Vermoortele,F.;DeVos,D.E.;Thierry,V.Anal.Chem.2012,8

42、4,6378-6385.(46) Hsu,W.T.;Zhao,Z.A.;Li,L.J.;Chen,C.H.;Chiu,M.H.;Chang,P.S.;Chou,Y.C.;Chang,W.H.ACSNano2014,8,2951-2958.(47) Yin,X.B.;Ye,乙L.;Chenet,D.A.;Ye,Y.;O'Brien,K.;Hone,J.C.;Zhang,X.Science2014,344,488-490.(48) Krivanek,O.L.;Chisholm,M.F.;Nicolosi,V.;Pennycook,T.J.;Corbin,G.J.;Dellby,N.;Mur

43、fitt,M.F.;Own,C.S.;Szilagyi,Z.S.;Oxley,M.P.;Pantelides,S.T.;Pennycook,S.J.Nature2010,464,571-574.(49) Zhou,W.;Zou,X.L.;Najmaei,S.;Liu,Z.;Shi,Y.M.;Kong,J.;Lou,J.;Ajayan,P.M.;Yakobson,B.I.;Idrobo,J.C.NanoLett.2013,13,2615-2622.(50) Lin,Y.C.;Dumcencon,D.O.;Huang,Y.S.;Suenaga,K.Nat.Nanotechnol.2014,9,39

44、1-396.(51) Wang,L.;Meric,I.;Huang,P.Y.;Gao,Q.;Gao,Y.;Tran,H.;Taniguchi,T.;Watanabe,K.;Campos,L.M.;Muller.;etal.Science2013,342,614-617.(52) Zhan,Y.J.;Liu,Z.;Najmaei,S.;Ajayan,P.M.;Lou,J.Small2012,8,966-971.(53) Shi,Y.;Zhou,W.;Lu,A.-Y.;Fang,W.;Lee,Y.-H.;Hsu,A.L.;Kim,S.M.;Kim,K.K.;Yang,H.Y.;Li,L.-J.;e

45、tal.NanoLett.2012,12,2784-2791.(54) Lee,Y.H.;Zhang,X.Q.;Zhang,W.J.;Chang,M.T.;Lin,C.T.;Chang,K.D.;Yu,Y.C.;Wang,J.T.W.;Chang,C.S.;Li,L.J.;etal.Adv.Mater.2012,24,2320-2325.(55) Liu,K.-K.;Zhang,W.;Lee,Y.-H.;Lin,Y.-C.;Chang,M.-T.;Su,C.;Chang,C.-S.;Li,H.;Shi,Y.;Zhang,H.;etal.NanoLett.2012,12,1538-1544.(5

46、6) Wu,S.F.;Huang,C.M.;Aivazian,G.;Ross,J.S.;Cobden,D.H.;Xu,X.D.ACSNano2013,7,2768-2772.(57) vanderZande,A.M.;Huang,P.Y.;Chenet,D.A.;Berkelbach,T.C.;You,Y.M.;Lee,G.H.;Heinz,T.F.;Reichman,D.R.;Muller,D.A.;Hone,J.C.Nat.Mater.2013,12(6),554-561.(58) Najmaei,S.;Liu,Z.;Zhou,W.;Zou,X.L.;Shi,G.;Lei,S.D.;Yakobson,B.I.;Idrobo,J.C.;Ajayan,P.M.;Lou,J.Nat.Mater.2013,12,754-759.(59) Gutierrez,H.R.;Perea-Lopez,N.;Elias,A.L.;Berkdemir,A.;Wang,B.;Lv,R.;Lopez-Urias,F.;Crespi,V.H.;Terrones,H