施加在一组原子中的原子之间或原子团之间而使得该组原子可 以被当作单个单元体的力（吸引力）。换句话说，术语"化学键"指原子之间的键，其通过连 接所述原子而形成分子或晶体。或者，术语"化学键"指用于形成包括两个或更多个原子的 化学物质的原子的接合。这样的化学键基本上由原子之间的静电力导致，其中接合力可以 根据接合结构而变化。第一 2D材料M10和第二2D材料M20可以彼此化学地接合，其中化 学键可以包括共价键。共价键是由构成键的两个原子共享的电子对导致的吸引力，并且表 现出相对强的接合力。第一 2D材料M10的原子和第二2D材料M20的原子可以彼此化学地 接合，因而可以在第一 2D材料M10和第二2D材料M20之间的接合部分形成连续的晶体结 构。换句话说，2D材料元件100可以在其包括第一 2D材料M10和第二2D材料M20之间的 接合部分的整个区域中具有连续的晶体结构。
[0086] 与术语"化学键"相对的术语是"物理接触"。术语"物理接触"指两个不同的材料 层彼此物理地接触同时维持其自身的特性，其中在这两个材料层之间没有原子间的键（化 学键），并且其间的界面可以具有不连续的结构。物理接触可以是因范德瓦耳斯力导致的 表面之间的接触。因此，在物理接触的情况下，可以在界面处形成电势垒，因而电荷（例如 电子）不会顺利地流动。然而，根据示例实施方式，第一 2D材料M10和第二2D材料M20彼 此化学地接合，因而可以在第一 2D材料M10和第二2D材料M20之间的接合部分形成连续 /平滑的晶体结构。因此，没有第一 2D材料M10和第二2D材料M20之间的界面问题，电荷 (例如电子）可以顺利地流动/移动。例如，电荷（例如电子）可以顺利地流过接合部分 (界面），而没有归因于势垒而发生的隧穿。因此，在示例实施方式中，2D材料元件100可以 包括多种不同的2D材料，并且表现出优异的物理/电性能，而没有任何界面问题。
[0087] 在图1中，第一 2D材料M10可以是第一金属硫属元素化物基材料，第二2D材料M20 可以是第二金属硫属元素化物基材料。第一和第二金属硫属元素化物基材料可以是TMDC 材料。第一和第二金属硫属兀素化物基材料中的至少一个可以包括选自Mo、W、Nb、V、Ta、 Ti、Zr、Hf、Tc和Re构成的组的过渡金属和选自S、Se和Te构成的组的硫属原子。TMDC材 料可以表示为例如MX 2，其中M表示过渡金属，X表示硫属原子。M可以是Mo、W、Nb、V、Ta、 Ti、Zr、Hf、Tc 或 Re，而 X 可以是 S、Se 或 Te。TMDC 材料例如可以是 MoS2、MoSe2、MoTe2、WS2、 WSe 2、WTe2、ZrS2、ZrSe2、HfS2、HfSe 2、NbSe2* ReSe 2，但是示例实施方式不局限于此。第一和 第二金属硫属元素化物基材料可以不表示为MX2。例如，Cu(过渡金属）和S(硫属原子） 的化合物可以表示为CuS，其是过渡金属硫属元素化物材料。因为CuS可以是2D材料，所 以CuS可以用作第一或第二金属硫属元素化物基材料。根据示例实施方式，第一和第二金 属硫属元素化物基材料可以是包括非过渡金属的硫属元素化物基材料。所述非过渡金属例 如可以是Ga、In、Sn、Ge或Pb。换句话说，包括诸如Ga、In、Sn、Ge、Pb等的非过渡金属和诸 如S、Se和Te的硫属原子的化合物可以被用作第一和第二金属硫属兀素化物基材料。包括 非过渡金属的硫属兀素化物基材料例如可以是SnSe 2、GaS、GaSe、GaTe、GeSe、In2Se3、InSnS2 等等。因此，第一和第二金属硫属元素化物基材料中的至少一个可以包括选自Mo、W、Nb、V、 Ta、Ti、Zr、Hf、Tc、Re、Cu、Ga、In、Sn、Ge和Pb构成的组的金属原子和选自S、Se和Te构成 的组的硫属原子。然而，上述的材料（原子）仅是示例，任何的各种其它材料（原子）可被 应用。
[0088] 第一2D材料M10和第二2D材料M20可以是"半导体"。因此，第一2D材料M10可 以称为第一2D半导体，第二2D材料M20可以称为第二2D半导体，2D材料元件100可以称 为半导体元件。在此情况下，第一和第二2D材料M10和M20中的一个可以是p型半导体，而 另一个可以是n型半导体。或者，第一和第二2D材料M10和M20可以具有不同的能带隙。
[0089] 此外，第一和第二2D材料M10和M20中的至少一个可以掺以p型掺杂剂或n型掺 杂剂。作为P型或n型掺杂剂，可以使用用于2D材料的常规p型或n型掺杂剂。例如，在 示例实施方式中，用于石墨烯或碳纳米管（CNT)的p型掺杂剂或n型掺杂剂可以被用于2D 材料元件100。P型掺杂剂或n型掺杂剂可以借助离子注入或化学掺杂而被掺杂。
[0090] 例如，p型掺杂剂的源可以是诸如N02BF 4、N0BF4* NO 2SbF6的离子液体，诸如 HC1、H2P04、CH 3C00H、H2S04* HN0 3的酸化合物，或诸如二氯二氰基苯醌（DDQ)、过硫酸氢 钾制剂（oxone)、二肉豆蘧酰磷脂酰肌醇（DMPI)或三氟甲基磺酰亚胺的有机化合物。或 者，P型掺杂剂的源可以是HPtCl 4、AuC13、HAuC14、三氟甲磺酸银（AgOTf)、AgN03、H 2PdCl6、 Pd(0Ac)2、Cu(CN)2等。n型掺杂剂的源可以是：取代的或未被取代的烟酰胺的还原产物；与 取代的或未被取代的烟酰胺化学地接合的化合物的还原产物；或者包括至少两个吡啶部分 (pyridinium moiety)的化合物，其中所述批陡部分中的至少一个的氮原子被还原。例如， n型掺杂剂的源可以包括烟酰胺单核苷酸-H(NMNH)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸-H(NADH)或者 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸-H(NADPH)，或者可以包括紫罗碱。或者，n型掺杂剂的源可以 包括聚合物，诸如聚乙烯亚胺（PEI)。或者，n型掺杂剂可以包括碱金属，诸如K和Li。然 而，上述的P型掺杂剂和n型掺杂剂的源（材料）仅是示例，任何各种其它材料可以被使用。
[0091] 图2是示出根据示例实施方式的2D材料元件100A的图示。图2涉及2D材料元 件100A具有pn结结构的情形。
[0092] 参照图2, 2D材料元件100A可以包括第一 2D材料Mil和第二2D材料M21。第一 2D材料Mil和第二2D材料M21可以分别相应于图1的第一 2D材料M10和第二2D材料 M20。第一 2D材料Mil可以是n型半导体，第二2D材料M21可以是p型半导体。在此情形 下，第一 2D材料Mil的第一金属硫属兀素化物基材料和第二2D材料M21的第二金属硫属 元素化物基材料可以包括彼此不同的金属原子。此外，第一 2D材料Mil的第一金属硫属元 素化物基材料和第二2D材料M20的第二金属硫属元素化物基材料可以包括同样的硫属原 子。然而，在某些情形下，第一 2D材料Mil和第二2D材料M21可以包括同样的金属原子， 也可以包括不同的硫属原子。
[0093] 第一 2D材料Mil可以包括第一金属原子Ml和第一硫属原子XI，而第二2D材料 M21可以包括第二金属原子M2和第二硫属原子X2。这里，第一和第二金属原子Ml和M2可 以是过渡金属原子或者非过渡金属原子。第一金属原子Ml可以不同于第二金属原子M2,而 第一硫属原子XI可以相同于第二硫属原子X2。当金属硫属兀素化物基材料中包括的金属 被改变时，其导电类型（P或者n)可以被改变。因此，如果第一 2D材料Mil是n型材料并 且第二2D材料M21是p型材料，则第一 2D材料Mil和第二2D材料M21中包括的金属原子 可以不同。然而，在某些金属原子的情形下，导电类型（P或者n)可以随着接合至这样的金 属原子的硫属原子改变而改变。因此，在某些情形下，第一金属原子Ml可以相同于第二金 属原子M2,并且第一硫属原子XI可以不同于第二硫属原子X2。
[0094] 第一 2D 材料 Mil 可以包括 MoS2、MoSe2、MoTe2、WSe#P WTe 2中的至少一个，MoS 2、 MoSe2、MoTe2、WSe# WTe 2是具有n型半导体特性的金属硫属元素化物基材料。第二2D材 料 M21 可以包括 WS2、Zr S2、Zr Se2、Hf S2、Hf SejP NbSe 2 中的至少一个，WS 2、Zr S2、Zr Se2、HfS2、 HfSejP NbSe 2是具有p型半导体特性的金属硫属元素化物基材料。例如，第一 2D材料Mil 可以包括具有n型半导体特性的M〇S2，而第二2D材料M21可以包括具有p型半导体特性的 WS2。Mo和W是同一族中的金属，相比于金属（Mo)和S之间的间隔（丨.54A)，其原子大小 之间的差异（共价半径之间的差异：0.08 A )显著地小。因此，即使中心的金属原子被改 变，晶格失配也可以罕有发生。因此，当M〇S#P WS 2彼此化学地接合时，在其间的接合部分 处可以几乎没有或者没有晶格失配。这里，Mo和W具有相同的原子半径139皮米（pm)，Mo 的共价半径为154 ± 5pm，W的共价半径为162 ± 7pm。
[0095] 以下的表1示出具有n型半导体性质的金属硫属元素化物基材料和具有p型半导 体性质的金属硫属元素化物基材料的示例。
[0096] [表 1]
[0097]
[0098]
【主权项】
1. 一种二维（2D)材料元件，包括： 第一二维材料，包括第一金属硫属元素化物基材料；W及 第二二维材料，接合至所述第一二维材料的侧面，所述第二二维材料包括第二金属硫 属元素化物基材料，所述第一二维材料和所述第二二维材料彼此化学地接合。
2. 如权利要求1所述的二维材料元件，其中