二維（2D）材料由于其超薄的厚度、高度的機械柔性、可調諧的帶隙以及易于定制的范德華異質結構，被廣泛應用于通信、紅外探測、航空航天以及生物醫學等領域。其中2D Bi?O?Se作為一種新興的二維層狀材料，具有獨特的晶體結構、優異的光電特性和良好的環境穩定性，是制備高性能紅外光電子器件的優秀候選材料。

據麥姆斯咨詢報道，太原理工大學和西北工業大學的聯合科研團隊在《激光與紅外》期刊上發表了以“二維Bi?O?Se光電特性及其光電子器件研究進展”為主題的文章。該文章第一作者為趙子揚，主要從事微納光電子器件方面的研究工作。通訊作者為崔艷霞教授，主要從事微納光子與光電子學領域的研究工作。

本文綜述了基于2D Bi?O?Se材料光電子器件的研究進展。首先，介紹了2D Bi?O?Se的晶體結構、能帶結構及其光電特性。然后，詳述了Bi?O?Se材料的常見制備方法，包括化學氣相沉積法和水熱合成法。此外，綜述了Bi?O?Se材料在場效應晶體管、光電探測器和光開關領域的應用現狀。最后，我們總結了全文，并對Bi?O?Se材料的發展進行了展望。

2D Bi?O?Se的結構和性質

晶體結構和能帶結構

Bi?O?Se室溫下形成四方結構，具有14/mmm的空間群對稱性（a＝b＝3.88?，ｃ＝12.16?），如圖1（a）所示，八個Bi原子位于立方體的頂點，[Bi?O?]2???陽離子層和[Se]2???陰離子層通過弱靜電相互作用沿ｃ軸交替堆疊，層厚為0.61 nm，其層狀性質使其非常適合制造低至幾層原子厚度的電子器件。與常見的范德瓦爾斯（vdWs）層狀材料不同，Bi?O?Se是離子層狀材料。但是Bi?O?Se仍然表現出典型2D材料的特性，如其帶隙和光吸收會隨層數的變化而改變。Wei等人認為Bi?O?Se是一種拉鏈2D 材料，并提出了“拉鏈模型”，如圖1（b）所示。單層Bi?O?Se的結構為Se0.5-Bi?O?- Se0.5，其頂部和底部均為Se原子，通過多個單層的堆疊形成多層結構。對于多層Bi?O?Se，Se層是由下一層上表面50% Se和上一層下表面50% Se接合而成。這種堆疊方式類似于日常生活中的拉鏈，因此被稱為“拉鏈模型”。在實驗中，也確實觀察到了Bi?O?Se薄片中的拉鏈狀結構。并且Wei等人通過理論研究表明，Bi?O?Se的層間作用力大于MoS?、BP等材料的范德瓦爾斯力，這種獨特的晶體結構使得其具有優越的環境穩定性。如圖1（d）所示，在Ｗｕ等人的實驗研究中，Bi?O?Se晶體的表面形態和粗糙度即使在空氣中暴露數月后也幾乎保持不變。Li等人發現在空氣中暴露超過三個月的Bi?O?Se器件表現出穩定的光響應性能。這些結果均表明Bi?O?Se具有良好的環境穩定性。Li等人還通過變溫測量實驗發現，Bi?O?Se納米片在80~300 K不同溫度下的響應度以及響應時間幾乎保持在同一水平，這可能是由于超薄Bi?O?Se納米片在其帶隙中沒有表面陷阱態或淺缺陷能級。

圖1 Bi?O?Se的晶體結構

電子能帶結構是研究2D材料電學性質和光學性質的重要依據。Bi?O?Se具有中等且可調諧的帶隙，ARPES測量圖顯示其導帶和價帶之間存在一個間接帶隙，數值為0.8±0.05 eV。Ma等人利用第一性原理計算得到了Bi?O?Se的能帶結構，如圖2（a）所示。具體地，Bi?O?Se體單晶表現出0.85 eV的間接帶隙，其導帶底（CCBM）由O原子的2ｐ軌道和Bi原子的6ｐ軌道共同貢獻，而價帶頂（VBM）則主要來源于O原子的2ｐ軌道和Se原子的ｐ軌道。適當的應變可以使Bi?O?Se從間接帶隙半導體轉變為直接帶隙半導體。由于量子限制效應，Bi?O?Se從單層到體顯示出與層數相關的電子帶隙（1.3-0.8 eV）、電子有效質量（0.20-0.14 m?）和光學帶隙（2.0-1.5 eV）。對于厚度大于八層（～5 nm）的Bi?O?Se晶體，其電子能帶結構與體相非常接近，如圖2（c）所示。此外，Ｗｕ等人對1-7層的Bi?O?Se的電子結構演化進行了計算，隨著層數的增加，Bi?O?Se的帶隙會逐漸變小，如圖2（b）所示。Yin等人對Bi?O?Se晶體進行了角分辨光電子能譜（ARPES）測量。實驗結果表明，Bi?O?Se表現出約0.8 eV的間接帶隙，如圖2（d）所示。并且利用ARPES測得的實驗數據，他們計算出Bi?O?Se的電子有效質量為0.14 m?，這一數值低于硅的電子有效質量（0.26 m?）。這種低有效質量、合適的帶隙的優異特性有利于高性能電子器件的制備。

圖２ Bi?O?Se的電子能帶結構

光電特性

2D Bi?O?Se材料具有高的電子遷移率，在1.9 K下，其電子遷移率約為28900 cm2·V?1·S?1，室溫下最大為450 cm2·V?1·S?1。Wu等人對Bi?O?Se納米片進行了霍爾效應測量，室溫下樣品的霍爾遷移率μapp表現出明顯的厚度依賴性。如圖3（a）所示，對于較厚的樣品，μHall保持在200 cm2·V?1·S?1左右，但對于小于6.2 nm的樣品，μHall則會突然下降。這種厚度依賴的遷移率特性可歸因于2D Bi?O?Se納米片中嚴重的界面/表面散射。

圖3 Bi?O?Se的光電特性

同時實驗表明，Bi?O?Se材料的電子遷移率與載流子濃度之間成反比，如圖3（b）所示。此外，Li等人對基于Bi?O?Se的柔性裝置彎曲500次后，發現該裝置的光響應仍然保持高度穩定性。2D Bi?O?Se的這些特性表明，它在未來超快、柔性光電器件等領域具有廣闊的應用前景。由于Bi?O?Se材料具有良好的室溫電子遷移率，大尺寸的Bi?O?Se晶體可作為新型的光伏材料。Liu等人報道了單層Bi?O?Se和納米片的光學性質和光載流子動力學。他們利用光致發光（PL）和透射譜研究了Bi?O?Se納米片中的直接光學躍遷，圖3（c）中的曲線（Ⅰ）是樣品在532 激光激發下的PL光譜，可知光致發光峰值約為720 nm（1.72 eV），寬度約為70 nm，這個寬度大約是典型單層TMD的兩倍。他們把PL峰的展寬歸因于聲子均勻展寬和缺陷非均勻展寬兩個方面。此外，單層Bi?O?Se薄膜表現出強烈的光吸收飽和激子－激子相互作用，其激子擴散系數比納米板大幾倍，表明單層Bi?O?Se薄膜的傳輸性能更好，這些優異的性能使其成為一種很有前途的非線性光學材料。此外，Zhang等人的理論研究表明，應變工程是調節Bi?O?Se光學性質的一種很有前途的方法。如圖3（d）所示，通過對單層Bi?O?Se施加適當的應變，光響應可以覆蓋從紫外到近紅外（UV NIR）的范圍，如此寬的響應波段表明Bi?O?Se材料在近紅外光電器件中具有巨大的應用潛力。

2D Bi?O?Se的制備方法

制備Bi?O?Se的方法主要有化學氣相沉積法（CVD）和水熱合成法兩種，下面我們將對這兩種方法的研究進展進行詳細介紹。

化學氣相沉積法

氣相沉積法是制備高質量、大面積二維材料的一種常見方法。該方法具有操作靈活、樣品尺寸與形貌可控等優點，所以該方法是目前制備2D Bi?O?Se的主流方法。由于實驗設備、環境和需求的不同，不同研究團隊給出的生長條件有一定的差別。通過對生長條件（如溫度、反應物、壓強以及生長時間等）的調控可以制備出不同尺寸、不同形狀以及不同厚度的Bi?O?Se材料。其中襯底溫度對生長的影響非常重要，過高和過低都會導致生長出來的樣品不理想。當襯底溫度相對較低時，前驅體的吸收率相對較高。因此，被吸收的前驅體更有可能在襯底上聚集成核，然后結晶成具有更小疇尺寸和更大成核位點密度的Bi?O?Se納米片。相反，當溫度過高時，前驅體的吸收率減小，吸收行為逐漸成為

晶體生長的主要步驟，導致Bi?O?Se納米片的疇尺寸較小。與TMD中的范德華力相比，Bi?O?Se層間靜電相互作用較強，這會導致Bi?O?Se傾向于沿垂直方向生長，所以需要選擇合適的襯底來減少其垂直生長的趨勢，以制備超薄的、大面積的2D Bi?O?Se薄膜。氟晶云母的K?層和Bi?O?Se的Se?－層之間存在較強的靜電相互作用，會促進Bi?O?Se的橫向生長，所以氟晶云母襯底是生長Bi?O?Se材料最常用的襯底。

Li等開發了一種空間限制的CVD方法，實現了Bi?O?Se納米結構的外延生長。通過控制生長溫度，可以合成各種形態的Bi?O?Se。He等通過把生長溫度控制在650-700 ℃，生長時間控制在10-30分鐘，制備出了高質量的超薄Bi?O?Se納米片，其厚度在10 nm以下，橫向尺寸在10 μm左右。而Tong等人用改進的CVD法生長出高質量的大面積（400-32000 μm2）的Bi?O?Se納米片。Wu等人的研究表明，Bi?O?Se的尺寸可以通過改變生長溫度進行調節，如圖4（a）所示，他們在570 ℃下合成了疇尺寸為200 μm、厚度范圍為2-4層的超光滑大尺寸單晶，并且還實現了厚度僅為0.9 nm的單層Bi?O?Se的生長。一般情況下，都是先將Bi?O?Se沉積在云母襯底上，然后再將其轉移到所需的襯底上制備特定的器件。但是這種轉移過程會在一定程度上降低材料的質量。Liang等提出了一種全新的生長機制，如圖4（c）所示，他們利用單源Bi?Se?在二氧化硅（SiO?）襯底上直接合成了Bi?O?Se，從而避免了轉移過程。其中SiO?是非晶態的，在750 ℃高溫下氧－硅鍵會發生斷裂，從而在表面產生氧氣。然后氧氣與Bi?Se?結合形成～5 nm厚度的Bi?O?Se。用Bi?O?和Bi?Se?作為前驅體是化學氣相沉積法制備Bi?O?Se最為常見的生長模式。但Bi?O?和Bi?Se?雙蒸發源的存在使得Bｉ和Sｅ的濃度比無法得到合理的控制，從而會影響Bi?O?Se納米片的橫向生長，不利于獲得大尺寸和高質量的樣品。Usman Khan等利用單一蒸發源通過常壓氣固法獲得了厚度低至單層的毫米級Bi?O?Se單晶，如圖4（d）所示。

圖4 典型的Bi?O?Se生長方法

水熱合成法

水熱法是一種低成本、低溫生長Bi?O?Se低維結構的簡單方法，也被稱為復合熔鹽法（CMS）。在室溫下，Ghosh等人在堿性溶液（NaOH和KOH）中將（SeC（NH?）?）和Bi（NO?）?混合，堿性溶液促進Bi（NO?）?和SeC（NH?）?分別水解生成BiONO?和Se2?，BiONO?與Se2?發生反應生成了Bi?O?Se納米片。他們制備得到的Bi?O?Se薄片的橫向尺寸在100-200 nm之間，大多數薄片的厚度約為2 nm。隨后，Chen等人以LiNO?和KNO?為復合熔鹽，采用共沉淀法合成了Bi?O?Se晶體，如圖5（a）所示。Sun等人的研究表明了LiNO?中的Li＋通過靜電力吸附在Bi?O?Se的［001］面上，阻止了Se層與BiO?離子的附著，極大地限制了［001］方向的生長速率，從而得到具有較薄形貌的納米片，如圖5（b）所示。當LiNO?濃度越來越高時，限制［001］方向生長速率的效果會更大。水熱法雖然具有操作簡單、成本低的優點，但是對樣品質量的控制與化學氣相沉積法相比還存在一定的差距，所以大部分研究者們還是采用CVD法來制備2D Bi?O?Se材料。

圖5 常用的水熱合成法示意圖

基于Bi?O?Se的電子及光電子器件

2D Bi?O?Se具有獨特的晶體結構、高載流子遷移率和優越的環境穩定性，這些突出的性能使其成為制備高性能電子和光電子器件的候選材料。

場效應晶體管

場效應晶體管作為現代電子技術的關鍵元件，已廣泛應用于傳感器和航空航天等領域。2D Bi?O?Se由于其優異的電學性質，被認為是未來高速和低功耗場效應晶體管的很有前途的溝道材料。

Xu等人通過第一性原理的能帶結構計算和量子輸運模擬對單層/雙層Bi?O?Se與具有不同功函數的六種金屬（Au、Ag、Se、Ti、Pt和Pd）之間的接觸類型進行了研究。結果表明：雙層和Bi?O?Se與六種金屬之間均可以實現ｎ型歐姆接觸，基于此可以實現高性能的多層Bi?O?Se場效應管。高的載流子濃度會導致靜電柵控制效果較差，閾值電壓不合適，不利于制備高性能低功耗器件。Peng等人利用硒粉和Bi?O?作為蒸發源生長出具有超低載流子濃度的Bi?O?Se納米片，性能如圖6（a）所示，利用所制得的低載流子濃度樣品，Bi?O?Se場效應晶體管的閾值電壓被大大降低，同時快速開關行為得以保持。Fu等人利用PS（聚苯乙烯）將云母上的Bi?O?Se轉移到Si/SiO?襯底上，制備了背柵調控的場效應管。通過調控Bi?O?Se的載流子濃度，器件的響應度最高可以達到10?A·W?1，響應速度可以達到100 μs。

Wu等人采用高κ的HfO?作為介電層，基于不同厚度的2D Bi?O?Se制作了頂柵場效應晶體管，如圖6（b）所示，該器件顯示出優異的半導體器件性能，包括高載流子遷移率（室溫下為-450 cm2·V?1·S?1）、高電流開關比＞10?和近乎理想的亞閾值擺幅（約65 mV/dec?1）。并且該場效應晶體管的的遷移率表現出明顯的厚度依賴性，這種特性可歸因于2D Bi?O?Se薄片中嚴重的界面/表面散射。此外，他們發現電子遷移率會隨著柵極電壓Ｖｇ的降低而增加，這可能是電壓的降低減少了界面/表面處的散射，如圖6（c）所示。Liang等人基于無轉移生長的2D Bi?O?Se制備了場效應晶體管，其場效應遷移率為～70 cm2·V?1·S?1，并且擁有～10?的高開關比。Tan等人制備了一種基于石墨烯/Bi?O?Se vdW異質結的短溝道場效應晶體管，如圖6（d）所示，Bi?O?Se溝道的寬度為50 nm，石墨烯則作為漏極和源極，該器件在頂柵電場調制下顯示出ｎ型特性。他們的研究表明，Bi?O?Se和石墨烯的功函數相差僅50 meV，低于Bi?O?Se與金的功函數差值，這意味著與金電極相比，石墨烯電極可以為2D Bi?O?Se引入較低的vdW異質結接觸電阻，而低的接觸電阻對石墨烯和Bi?O?Se之間的載流子注入是非常有益的。

圖6 Bi?O?Se晶體的遷移率特性和FET示意圖

光電探測器

光電探測器是一種將光信號轉換為電信號的光電子器件，在紅外探測、通信和生物醫學等領域有著廣泛的應用。與其他2D材料相比，Bi?O?Se具有更高的電子遷移率和更好的穩定性，并且具有非常適合近紅外光電探測的0.8 eV帶隙寬度，研究者們利用2D Bi?O?Se制備了很多不同結構的光電探測器。

基于Bi?O?Se的光電導型光電探測器表現出優異的探測性能。Li等人在云母襯底上生長了Bi?O?Se，然后蒸鍍了Cr/Au電極制成了紅外光電探測器。該探測器在808 nm紅外激光照射下，表現出6.5 A·W?1的響應度、8.3 ×1011Jones的比探測率與2.8 ms的響應速度。Yin等利用Ti/Au電極制備了超敏感的Bi?O?Se紅外光電探測器，其探測波長可拓展到1700 nm，并且對1200 nm的紅外光表現出6.5 A·W?1的響應度，本征光響應時間達到1 ps。Chen等人構建了一種蝶型天線輔助的寬帶（1R到THz）Bi?O?Se光電探測器。該探測器的電極為對稱的蝶形，可起到天線的作用，此蝶形天線可將光子耦合到亞波長溝道中，從而會對太赫茲波段的探測起到一定的增益和敏化作用，如圖7（a）所示。該器件在1R和THz區域的光響應源于不同的響應機制。在1R區域，非平衡載流子是由Bi?O?Se中的光生電子－空穴對引起的。而在太赫茲區域，光子能量遠小于Bi?O?Se的帶隙，因此不會激發電子－空穴對，此時由電磁感應阱通過金屬電極注入載流子。室溫下，該探測器的響應度在1550 nm處達到58 A·W?1，響應時間和噪聲等效功率（NEP）分別為476 ns和0.2 pW·Hz-1/2。Yang等人制備了多層Bi?O?Se（30 nm）光電探測器，該探測器具有850-1550 nm范圍內超靈敏光響應，響應度、響應時間、EQE和比探測率分別為101 A·W?1（900 nm）、30 ms、20300%和1.9×101? Jones。他們的研究表明：多層Bi?O?Se比薄層具有更好的光響應性能，多層Bi?O?Se的光吸收高于薄層Bi?O?Se，可以誘導更高的光電流；而且由于其較窄的帶隙，多層Bi?O?Se提供了比薄層Bi?O?Se更寬的光譜響應。

電極沉積或樣品轉移過程中產生的不良缺陷或污染物會導致光電探測器的性能下降。在Liu等的研究中，在探針的輔助下，他們將Au電極轉移到生長在氟晶云母襯底上的Bi?O?Se薄膜頂部，避免了傳統光刻方法（紫外光刻或電子束光刻）帶來的污染物，制備了基于Au/Bi?O?Se結的高效光電探測器。此外，通過增強Au/Bi?O?Se界面和Bi?O?Se溝道上的電場強度，優化器件退火溫度（消除MSM界面處粘附的水/氧），縮小Au/Bi?O?Se界面的van derWaals間隙，縮短器件溝道長度，器件的整體性能得以提高。該器件的最大光響應度為9.1 A·W?1，器件響應時間可達36 us，并且具有從360 nm到1090 nm的寬帶光譜響應。

基于Bi?O?Se的晶體管型光電探測器也表現出優異的探測性能。Tong等人利用CVD在云母襯底上構建了Bi?O?Se頂柵光電晶體管。該光電晶體管顯示出從360到1800 nm的寬帶光電探測，在360 nm處其最大響應度為1.08×10? A·W?1。在405 nm光照下，頂柵Bi?O?Se光電晶體管的響應度、EQE和比探測率分別達到5.01×10? A·W?1、1.5×10?％和8.2×1012Jones。這種優異的性能可歸因于光選通、光伏和光熱效應的協同作用。對于Bi?O?Se的響應機制，Yang等人對光照和局部加熱引起的電流進行了詳細的研究，他們認為Bi?O?Se光電探測器的主要光響應機理不僅是光電導效應，還有光熱效應下熱載流子引起的熱輻射效應。Chen等人構建了基于Bi?O?Se納米片的三電極光電化學（PEC）型自供電光電探測器，該探測器可以在沒有外加電壓的情況下工作。三電極系統由兩個工作電路組成，工作電極和參比電極組成測量電路，用于測量電化學反應過程；工作電極和反電極組成極化電路，用來傳遞電子形成回路，該器件具有優異的時間穩定性和周期穩定性。

此外，將Bi?O?Se與其他2D材料堆疊在一起構成的異質結構可以大幅度改善光電探測性能。因2D材料表面沒有阻礙電子傳輸的懸掛鍵或者表面態等，并且層與層之間依靠范德瓦爾斯力連接，所以可以避免了傳統異質結易出現晶格失配的現象，有助于制備理想的范德華異質結構。此外，2D材料的種類很多，其帶隙分布十分廣泛，可以覆蓋從紫外到遠紅外波段從而實現紅外探測。Yang等人構建了具有Ⅱ型能帶排列的Bi?O?Se/MoSe?異質結光電探測器。該器件具有從可見光（405 nm）到近紅外（808 nm）的寬帶檢測能力，在780 nm處的響應度為413.1 mA·W?1，探測率為3.79×1011 Jones。并且與2D Bi?O?Se光電探測器相比，暗電流顯著降低。隨后，Liu等人構建了基于Bi?O?Se/BP vander Waals異質結的寬帶光電探測器。該器件表現出p-n二極管特性，電流整流比為～20。得益于vdW異質結可以抑制暗電流并促進載流子的快速分離，該探測器在700 nm處的響應度為500 A·W?1，D達到2.8×1011 Jones，響應時間為9 ms，比單個BP（190 ms）和Bi?O?Se（180 ms）器件快20多倍。Bi?O?Se在帶隙（0.8 eV或λ＝1550 nm）附近較弱的光響應限制了其在寬紅外光譜中的應用。窄帶隙半導體（PbS、PbSe、HgSe等）的膠體量子點（CQD）具有高消光系數和帶隙可調的特性，將它們與2D材料相結合，利用異質結界面處的光門控效應可以提高響應度。Luo等人通過在高遷移率2D Bi?O?Se上旋涂一層對紅外敏感的PbSe量子點，制備出一種寬帶混合光電探測器。

圖7 典型的光電探測器結構

通過PbSe膠體量子點（CQD）對Bi?O?Se納米片的敏化，進一步提高了該探測器對紅外光的吸收，可實現長達2 μm的短波紅外探測（響應度＞103 A·W?1）。PbSe CQD與Bi?O?Se形成Ⅱ型界面，該界面使PbSe CQD在光照下向Bi?O?Se注入電荷。與純Bi?O?Se相比，PbSe和Bi?O?Se之間的Ⅱ型界面帶偏移不僅提高了器件的響應度，而且將響應時間提高到約4 ms，這比PbSe CQD快了約300倍。

光開關

脈沖激光可由光開關產生，性能較好的光開關是獲得超短脈沖激光的關鍵。它可以通過在超快時間尺度上切換吸收來產生短脈沖輸出。光開關是一種非線性光學器件，也稱為無源可飽和吸收體（SA）。在強光下，SA被漂白，可以使大部分腔內能量通過SA到達反射鏡，并再次反射回激光腔中；在弱光下，SA表現出吸收未飽和的特性，其將吸收掉所有入射光，從而將這部分弱光從激光腔中去除，表現了調Q鎖模的抑制作用。目前中紅外脈沖激光正日益成為生物醫學、傳感、成像和光通信等科學應用的首選光源。但是限制中紅外脈沖激光器的因素之一是缺乏能夠產生具有寬帶響應脈沖的光開關。Tian等人的研究表明，Bi?O?Se基飽和吸收體具有0.8～5.0 μm的超寬帶可飽和非線性光學響應，如圖8（a）所示。他們設計了一種以Bi?O?Se為光開關的波長為3.0 μm的Q開關激光器。當泵浦功率從77.9 mW增加到186 mW，重復頻率從28.57 kHz增加到62.5 kHz，而脈沖寬度從5.9 μs單調減少到2.0 μs，這非常符合典型的調Q特性，如圖9（b）所示。盡管該技術類似于石墨烯、黑磷等二維材料，但基于Bi?O?Se的光開關在可擴展到更寬波長。此外，Long等人對2D材料異質結可飽和吸收體在激光器中的應用進行了研究，發現異質結的光學互補效應對得到調制深度大、輸出脈寬窄、峰值功率高的可飽和吸收體非常有利。因此，具有優異性能的Bi?O?Se基異質結可飽和吸收體具有廣闊的應用前景。

圖8 光開關特性

總結與展望

2D Bi?O?Se材料由于具有高電子遷移率、中等帶隙和良好穩定性等優異特性從而獲得了廣泛的關注和研究。盡管2D Bi?O?Se發展非常迅速，但對其的探索還處于初級階段，仍然面臨著一些問題與挑戰。首先，為了滿足工業應用的要求，需要開發一種簡便、低成本的制備方法，來合成厚度可控的晶圓級2D Bi?O?Se。雖然目前采用CVD或MBE方法可在外延襯底上合成高質量的Bi?O?Se單晶，但是此類單晶薄膜的生長嚴重依賴于鈣鈦礦氧化物襯底（如STO或LAO），而這些襯底的價格昂貴且尺寸有限。為了擴大生產規模并降低成本，在低成本的氟晶云母襯底上獲得大面積且高質量的Bi?O?Se單晶是有利的，或者直接在Si/SiO?襯底上合成大面積的2D Bi?O?Se則更為便捷。其次，由于材料在轉移過程中存在一定的缺陷，使得制成的器件性能有所下降，所以優化轉移工藝對制備高性能器件也非常關鍵。最后，2D Bi?O?Se作為一種優異的熱電材料，具有良好的熱電轉換效率，并且可以通過摻雜Cl、Ag、Sb等元素以及應變工程來提高其熱電品質因數，但是基于2D Bi?O?Se的熱電器件卻研究甚少，需要進一步開發。總而言之，2D Bi?O?Se作為一種新型半導體材料，有望在未來高速紅外光電探測器等領域取得廣泛的應用。

這項研究獲得國家自然科學基金項目（No.U21A20496、No.61922060、No. 61775156、No.61805172、No.12104334、No.62174117、No.61905173）、山西省自然科學基金面上青年基金（No.20210302123154、No.20210302123169）、山西省回國留學人員科研資助項目（No.2021-033）、山西浙大新材料研究院基礎研究類項目（No.2021SX-FR008）和呂梁市高層次科技人才引進專項項目（No.Rc2020206、No.Rc2020207）的資助和支持。

審核編輯：劉清