物理学院学术报告（第68期）

报告题目：二硫化钼 CVD 生长的原子级原位观测及机理研究

报告专家：张智宏 北京科技大学

报告时间：2025年12月05日(周五)14:30

报告地点：理6栋302      邀请人：徐小志

报告内容：

二维材料成核与生长机制的原子尺度认识，是精准调控其生长行为进而推进原子制造的重要理论基础。尽管目前多种二维材料单晶的可控合成已取得重要进展，但其成核生长机制，特别是原子尺度动态结构演化过程仍亟待系统阐明。本研究通过创新性地在环境气氛透射电子显微镜内构建化学气相沉积（CVD）微反应腔，采用CVD制备二硫化钼（MoS₂）广泛使用的三氧化钼和硫粉为前驱体，首次实现了CVD过程中MoS₂从成核到生长的全周期原子尺度动态结构演化的原位观测。结合理论计算揭示了MoS₂的非经典多阶段成核机制：遵循“无定形团簇→二维非晶晶胚→稳定二维晶核”的转变路径，并明确非晶-晶体转变临界尺寸约为2 nm。同时捕捉到生长初期晶畴合并与定向附着行为，阐明此类现象对二维单晶形成的关键作用。本工作从原子动力学层面深刻揭示了CVD过程中MoS₂的成核生长动力学机理，为二维材料的原子制造提供了理论指导与工艺优化策略。

专家简介：

张智宏，北京科技大学新金属材料全国重点实验室副研究员。2012年和2014年分别于北京科技大学和比利时鲁汶大学获得材料科学与工程学士及材料工程硕士学位，2019年于北京大学获得博士学位（凝聚态物理，导师：王恩哥），并继续从事博士后研究（凝聚态物理，合作导师：王恩哥，刘开辉），2021年加入北京科技大学。长期从事低维功能材料的制备、表征及应用研究，关注材料形核生长机理，注重利用表界面工程调控材料形核生长以实现材料的精准制备。发表共同通讯/（共同）第一作者论文16篇，包括Nature 1篇、Advanced Materials 2篇等。目前主持国家自然科学基金青年科学基金项目、面上项目；入选中国科协第七届青年人才托举工程项目；担任《Rare Metals》、《Progress in Natural Science: Materials International》期刊青年编委。