1 引言

材料科学和凝聚态物理的基础和技术进步，促生了各种各样的先进功能设备，同时也促进了我们的社会和社会生活现代化的和发展[1]。石墨烯在制备超薄原子层材料的快速发展促进了其他二维材料的探索,而二维钙钛矿材料由于其高的吸光能力、大的载流子扩散长度和高的稳定性在光电子器件应用中有广阔的前景[1]。因此制备出高质量、高结晶度和少杂质的二维钙钛矿材料至关重要，其中包括化学气相沉积技术（CVD）和范德华外延生长技术

（VDWE）等在内的气相沉积方法有望解决这个问题。在近年的文献中气相沉积技术也已被用于制备有机无机杂化钙钛矿和全无机钙钛矿材料，如何改进气相生长技术，制备出大面积、高质量、超薄全无机钙钛矿单晶将是本课题着重解决的问题。

本课题希望通过范德华气相外延实现大面积、高质量、超薄全无机钙钛矿单晶的制备，并掌握相关研究的一系列表征手段。根据制备出的材料进行相关器件的制备，聚焦于微型LED的制备。

1.1 二维材料

二维材料是伴随着2004年曼切斯特大学（UniversityofManchester）Geim小组成功分离出单原子层的石墨材料——石墨烯（graphene）[4]而提出的。石墨烯突出的特点是高载流子迁移率、强度高。无论是在理论研究还是应用领域，石墨烯都引起了极大的兴趣。自然界中存在一种“白石墨”，即六方氮化硼。它有许多和石墨类似的性质，与石墨烯截然不同，六方氮化硼是优良的绝缘体，研究人员发现，将六方氮化硼二维材料作为石墨烯的衬底可大幅提高石墨烯的电子迁移率。除六方氮化硼外，以二硫化钼为代表的过渡金属硫化物也是二维材料的研究热点之一。与石墨烯和氮化硼都不同，二硫化钼是半导体。因此，用二硫化钼可以做成能关断的场效应晶体管。除此之外，人们还发现了二硫化钨、二硫化钛、二硒化钼

[5]、碲化锑及碲化铋等二维材料，这些材料都具备各自特殊的性质。

二维钙钛矿材料受益于它们的最佳带隙（1.5-1.65eV），高吸收系数，长电子/空穴扩散长度（≈100nm至≈1μm），以及良好的光学和电学传输性质[11]，可用于用于光电探测器，场效应晶体管、发光二极管、超导体、铁电体等中[14-16]。二维全无机卤素钙钛矿由于其比有机-无机卤化物钙钛矿更加稳定而具有更广泛的应用前景。

1.2 传统制备方法

最简单的方法是从钙钛矿化合物的溶液中旋涂[3]，然而，该方法通常导致具有大的表面粗糙度的不均匀的多晶结构；采用热蒸发通过卤化铅和烷基氨基卤化物的共蒸发[7]或单一来源（钙钛矿）蒸发来获得更好的均匀性和更高的结晶钙钛矿膜。前一种技术需要两种源蒸发速率的精细平衡，这是困难的，因为与无机对应物相比有机组分的蒸气压高得多，而后者需要专用设备；

将预沉积的卤化铅膜浸入烷基氨基卤化物的溶液中，以将卤化铅转化为其相应的钙钛矿。然而，在CH3NH3PbX3钙钛矿的情况下，由于在卤化铅的三维结构中缺乏范德华间隙，所需的浸渍时间将更长（即1-3小时）。在有机溶剂中的这样长的浸渍时间可以溶解和/或分散部分卤化铅和形成的钙钛矿，降低钙钛矿膜的质量[13]

通过使用旋涂，浸涂和热蒸发，有利于控制用于光电子器件制备和测量的合适的钙钛矿膜厚度和尺寸[11]。然而，通过这些方法获得的钙钛矿膜通常是具有高粗糙度和降低钙钛矿膜质量的多晶。

气相化学沉积方法解决了包括从钙钛矿化合物的溶液中旋涂、采用热蒸发蒸镀等传统的制备方法[3]带来制备的晶体质量不高，对设备性能要求突出的问题。