1. 晶圆级二维过渡金属硫族化合物（TMDCs）薄膜材料的生长机理和可控制备
二维材料如过渡金属硫族化合物（TMDCs）和石墨烯等已经从研究阶段逐步向工业应用转变。这些材料独特的物理和化学性质为制造下一代微型、先进电子和光器件提供了可能。为了实现二维材料在工业规模上的应用，需要不断进行技术创新和工艺突破。例如，化学气相沉积（CVD）和金属有机化学气相沉积（MOCVD）等生产方法已经得到广泛应用。我们一直致力于二维材料的大规模生长，具体而言是利用盐辅助化学气相沉积法生长过渡金属硫族化合物晶体。基于生长机理的区别，我们发展了卤盐Salt 1.0和熔盐Salt 2.0生长技术。Salt 1.0，即利用常见的卤盐（如NaCl、KCl、NaBr、KBr等）对二维材料的生长进行干预，实现了在更加温和条件下的样品高质量生长（Applied Materials Today 2015）。该方法一经推出，受到国内外诸多课题组的使用和好评，相关成果发表在Nature，Nat. Nanotechnol.，Nat. Commun.，Adv. Mater.等期刊上，卤盐辅助的方法极大的降低了二维材料的生长难度。在Salt 1.0的基础上，成功利用气-液-固法生长二硫化钼纳米带，并对盐辅助生长的机理进一步探究，发展了使用熔盐的Salt 2.0方法（Nature materials 2018）。该方法的问世，对于一维纳米带材料的制备具有积极的意义，同样受到国际同行的好评，相关成功发表在Science，Nat. Nanotechnol.，SCI. Bull.等期刊。
在Salt 2.0的框架下，我们成功制备了2 inch 晶圆级单层MoS2薄膜，并实现了图案化的制备（Nanoscale 2019）。并继续对熔盐体系进行升级，成功实现了混合熔盐前驱体制备MoSe2薄膜，质量远高于单一熔盐样品（Chemistry of Materials 2021）。经过多年的方法摸索，积累了诸多的材料制备经验。将来，我们希望利用盐辅助方法以及探索更加新颖的方法实现晶圆级过渡金属硫族化合物的高质量生长。
2. 基于低维材料的电子和光电子器件构筑
二维材料半导体器件的性能指标正在向与硅基器件相媲美的方向发展。为了实现这一目标，需要解决掺杂控制、费米钉扎、欧姆接触技术等关键问题，并确保二维材料与硅基材料之间的兼容性。我们在盐辅助方法的框架下，对MoS2晶体管的电极接触问题进行了掺杂调控，大幅提高了其电学性能（Advanced Science 2021）。我们的目标是探索二维半导体的高性能集成，解决当前晶体管发展所面临的瓶颈。除此之外，制备基于二维材料的光电探测器、光伏设备等光电子器件也是我们亟待发展的方向之一。