一、实验室定位

低维量子材料由于其维度下降导致的量子效应，可以实现传统材料不具有的新奇性能，在信息、光电、微电子、原子制造和空间技术等前沿科技领域有巨大的应用价值。材料的高质量、低成本、规模化制备是其工程应用的前提。周家东教授团队聚焦最具有应用前景的新型二维半导体及量子材料，系统开展材料的可控制备、新奇物性调控、光电器件集成等应用基础研究，面向高性能存储计算、超灵敏探测及柔性可穿戴电子器件等实际应用构建关键技术能力，以满足国家重大战略需求、推动粤港澳大湾区产业经济发展和支持学校“双一流”发展。

二、研究方向

（一）低维量子材料的规模化制备与新奇物性探索

本研究团队聚焦低维量子材料的规模化制备与新奇物性探索。针对二维量子材料在制备中面临的质量、成本与尺寸挑战，团队基于材料物性特点发展合适的生长方法，从原子尺度阐明其生长机制，实现高质量、大尺寸、高产率的规模化制备，为后续量子现象研究及新型器件构建提供材料基础，推动二维半导体的产业化应用。同时，拓扑量子材料因非平庸能带结构展现出铁磁、铁电、超导、反常霍尔效应及巨大光伏效应等新奇物性，在高性能计算存储与超灵敏探测领域具有巨大潜力。为此，团队将搭建世界领先的光电探测与极端条件电磁输运实验平台，从光电两个维度探索与调控二维功能量子材料中的奇异量子现象，为颠覆性电子器件的构建奠定物理与材料基础。

（二）基于低维量子材料的原型电子器件和智能探测技术

本研究团队聚焦于低维量子材料在新型电子器件与智能探测技术中的应用探索。基于二维量子材料及其异质结构，我们开发面向红外光电探测、智能传感、存储计算、自旋电子等方向的原型器件。研究表明，基于二维光伏材料的光电探测器可模拟视网膜对目标的识别与选择功能，在机器视觉与智能感知领域具有广阔应用前景。团队结合材料自身优势，围绕工程应用中的关键问题开展系统研究，旨在推动二维量子材料的实用化与产业化进程。

（三）低维材料柔性可穿戴器件应用开发

团队专注于低维材料与柔性可穿戴技术的交叉前沿，致力于开发基于石墨烯、过渡金属硫化物等低维材料的高灵敏、低功耗柔性电子器件。通过优化材料界面与微纳结构设计，将电子元件集成于柔性基底，实现器件在弯曲、拉伸等复杂形变下的稳定运行，并探索其在生理信号监测、人机交互等场景中的应用。同时关注器件与人体界面的适配性，在保证功能性的基础上提升佩戴舒适度，推动柔性可穿戴设备向高性能与良好体验感协同发展。

三、研究成果：

（一）二维半导体的可控制备

1. 发展了普适的熔盐辅助化学气相沉积方法，并实现了47种二维材料的可控制备，涵盖了32种二元化合物，13种合金化合物以及2种异质结构化合物。

Zhou JD, Lin JH*, Huang XW, Zhou Y, Chen Y, Xia J, Wang H, Xie Y, Yu HM, Lei JC, Wu D, Liu FC, Fu QD, Zeng QS, Hsu CH, Yang, Cl, Lu L, Yu T, Shen ZX, Lin H, Yakobson, BI, Liu Q, Suenaga K. Liu GT*, Liu Z*. A library of atomically thin metal chalcogenides.Nature2018, 556, 355-359. (影响因子：69.5)

2. 提出了一种基于竞争化学反应的生长机理，并实现了67种确定相、可控结构和可调组分的二维硫族及磷硫化合物。

Zhou JD*, Zhu C, Zhou Y, Dong JC, Li PL, Zhang ZW, Wang Z, Lin YC, Shi J, Zhang RW, Zheng YZ, Yu HM, Tang BJ, Liu FC, Wang L, Liu LW, Liu GB, Hu WD, Gao YF, Yang HT, Gao WB, Lu L, Wang YL*, Suenage K, Liu GT, Ding F, Yao YG*, Liu Z*. Composition and phase engineering of metal chalcogenides and phosphorous chalcogenides. Nature Materials 2023, 22, 450-458. (影响因子：47.66)

（二）低维量子材料新奇物性研究

1. 首次提出并构筑出一种全新的异维超结构物质VS2-VS，并观察到室温面内反常反常霍尔效应，推动不同维度物质之间的耦合，为新奇物性研究提供平台。

Zhou JD*, Zhang WJ, Lin YC, Cao J, Zhou Y, Jiang W, Du HF, Tang BJ, Shi J, Jiang BY, Cao X, Lin B, Fu QD, Zhu C, Guo W, Huang YZ, Yao Y, Parkin SS, Zhou JH, Gao YF, Wang YL, Hou YL, Yao YG*, Suenaga K*, Wu XS*, Liu Z*. Heterodimensional superlattice with in-plane anomalous Hall effect.Nature 2022, 609, 46-51. (影响因子： 69.5)

2. 实现了稳定的磁性材料Cr5Te8的制备与相的调控，并观察到大的反常霍尔角与反常霍尔电导率。

Tang BJ, Wang XW, Han MJ, Xu XD, Zhang ZW, Zhu C, Cao X,Yang YM, Fu QD, Yang JQ, Li XJ, Gao WB, Zhou JD*, Lin JH*, Liu Z*. Phase engineering of Cr5Te8 with colossal anomalous Hall effect.Nature Electronics2022, 5, 224–232. (影响因子：33.26)

四、实验设备

本实验设备涵盖薄膜材料生长制备、微纳器件加工、光学表征及极低温强磁场电输运测量几个方面。主要设备如下：