二维（2D）过渡金属硫族化合物（TMDs）是一类具有优异电子、光学和催化性能的范德华材料。这些材料遵循通用公式MX2，其中M代表过渡金属（如钼Mo或钨W），X代表硫属元素（如硫S、硒Se或碲Te）。TMDs具有独特的特性，例如层依赖性（单层从间接带隙半导体转变为直接带隙半导体[1]）、强自旋-轨道耦合（SOC）[2]、相多态性（例如1T、2H、3R相）[3]、能谷对比物理现象、高度束缚的激子[4]以及自发的对称性破缺[5]。这些特性使TMDs能够展现出从半导体到金属甚至拓扑态的各种电子行为。通过将这些材料工程化为Janus型结构或扭曲双层结构，可以精确调节层间极化、激子能带结构和莫尔超晶格[5,6]。这种控制为量子信息处理、光-物质相互作用和低功耗能谷电子器件提供了新的途径，进一步使TMDs成为广泛应用的有希望的候选材料。图1显示了关于TMDs材料的出版物数量。
在合成方面，自上而下和自下而上的方法都取得了显著进展。自上而下的技术，如机械剥离（ME）、液相剥离（LPE）和电化学剥离（ECE），适用于分离高质量的单层材料以进行基础研究。然而，这些方法在可扩展性、单层尺寸均匀性和层数控制方面往往存在局限性。相比之下，自下而上的方法，如化学气相沉积（CVD）、原子层沉积（ALD）和分子束外延（MBE），能够实现原子级精度的可扩展生长。CVD生长的异质结构由于其较大的表面积和干净的界面，对于提高材料性能尤为重要。新兴方法，如盐辅助生长和等离子体增强ALD（PEALD），在控制大面积单层材料和垂直堆叠的范德华异质结构方面具有巨大潜力。
TMDs因其独特的电子、光学、化学和机械性能而在多个领域受到广泛关注。在催化领域，TMDs因其层状结构、丰富的活性位点和出色的电催化性能而受到青睐，在氢演化反应（HER）、氧演化反应（OER）和二氧化碳还原反应（CO2RR）[7]中展现出巨大潜力。在光电子学领域，TMDs在光电探测器、发光二极管（LED）和太阳能电池中具有巨大潜力，这得益于它们的直接带隙和层依赖性光吸收特性[1],[8],[9],[10]。此外，它们较大的比表面积和可调的电子结构使其成为化学传感和储能应用的理想候选材料[11]。基于TMD的异质结构因其多样的性质而在太阳能电池、LED、生物传感器等领域受到广泛关注[[12],[13],[14],[15],[16],[17],[18],[19],[20],[21],[22],[23],[24]]。与传统半导体异质结构相比，基于TMD的异质结构具有更高的灵活性和独特的性能特性。例如，横向异质结构在光电检测和逻辑电路中表现出优异的性能，而垂直异质结构由于其干净的界面和独特的能带特性，显著提高了光电子器件、传感器和储能器的效率。特别是在催化和储能领域，TMD异质结构结合了多种材料的特性，通过界面效应增加了活性位点并优化了反应动力学[6],[25],[26],[27]]。
在本综述中，我们旨在将TMDs的基本性质与其合成技术联系起来，以促进其探索和应用。首先阐明了TMDs的固有特性，包括其复杂的晶体结构、迷人的电子和光学行为（如能谷极化）以及在催化和机械系统中的潜力。随后，我们详细且系统地介绍了自上而下和自下而上的制备方法。讨论从适用于基础研究的技术（如机械剥离）进展到有望实现可扩展集成的技术（如化学气相沉积和原子层沉积）。对于每种方法，我们深入探讨了其具体机制、所获得的材料质量，以及最重要的是，它们在制备异质结和合金等先进结构方面的适用性。最后，我们综合这些知识，总结了当前面临的挑战和有前景的未来研究方向，旨在为致力于推进二维材料领域的科学家和工程师提供清晰实用的资源。通过与现有通常仅关注合成技术或单独关注器件演示的综述不同的综合方法，本文强调了合成、缺陷和材料性质之间的关键相互作用，明确地将微观生长动态与宏观系统级性能和可扩展性联系起来。
