二硒化钨（WSe₂）是一种典型的二维层状过渡金属硫族化合物（TMD），结构与二硫化钼类似，由一层钨原子夹在两层硒原子之间，通过范德华力堆叠。
结构与基本性质
晶体结构：六方层状，W 原子三棱柱配位，与 6 个 Se 成键；层内键长 W–Se ≈ 2.53 Å，层间距 ≈ 3.34 Å，层间靠范德华力结合。
电子结构：块体为间接带隙 ~1.2 eV；单层变为直接带隙 ~1.65 eV，激子束缚能高达 0.3–0.6 eV，室温下激子效应显著。
机械/热学：杨氏模量 ~150 GPa，强度适中；热导率极低（约为钻石的 1/10⁵），可用作隔热层。
光电性能：可见区吸收系数 >10⁵ cm⁻¹，单层发光量子产率经表面钝化处理后可提升至 >10%，适合做超薄光电器件。
制备要点
实验室主流：化学气相传输（CVT）生长毫米级单晶；常压 CVD 在蓝宝石或 SiO₂/Si 上可制备厘米级单层/少层薄膜，生长温度 750–950 °C，前驱体 WCl₆ 或 WO₃ + Se 粉。
大规模路线：磁控溅射钨膜后硒化（固态源扩散），已用于 300 mm 产线，膜厚均匀性 ±3 %。
已落地或接近产业化的应用
柔性光伏：奥地利维也纳工大首次演示 30 nm 厚 p–n 结二极管，开路电压 0.5 V，可用于可卷曲太阳能电池。
LED 与显示：单层 WSe₂ 电致发光峰 ~750 nm，线宽 <10 nm，已作为微显示像素演示。
润滑剂添加剂：层间剪切强度低，摩擦系数 0.03–0.05，添加到 PAO 油中可使磨损率下降 40 %。
钙/锂/钠离子电池负极：理论容量 433 mAh g⁻¹（Ca²⁺），扭转缺陷可将扩散势垒从 0.20 eV 降至 0.14 eV，倍率性能提升 30 %。
量子与超导器件：上海交大研究组将双层石墨烯/WSe₂ 异质结作为衬底，首次在电子端栅掺杂下观测到稳定超导态（临界电场 1.6 V nm⁻¹），为拓扑量子比特提供新平台。
拓扑激子绝缘体：中科院团队在单层 WSe₂ 中发现高束缚能激子密度波，兼具拓扑保护，有望用于低耗散量子互连。
存在挑战
可控掺杂与接触：单层 WSe₂ 本征 p 型，电子掺杂困难，金属电极（Sc、Ni）费米钉扎导致接触电阻仍 >1 kΩ·μm。
大面积均匀性：CVD 单层晶粒尺寸 <100 μm，晶界降低载流子迁移率至 ~30 cm² V⁻¹ s⁻¹，远小于机械剥离样品的 ~200 cm² V⁻¹ s⁻¹。
环境稳定性：硒空位易与 O₂/H₂O 反应，48 h 内发光效率下降 50 %，需 Al₂O₃ 封装或化学钝化处理。