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基础院王曾晖教授团队在Nature Communications发表研究成果
文:基础与前沿研究院 图:基础与前沿研究院 来源:基础与前沿研究院 时间:2022-08-18 5880

近日,电子科技大学基础与前沿研究院王曾晖教授课题组与合作者报道了WS2/WSe2二维半导体莫尔超晶格异质结的层数依赖性,论文发表于Nature Communications。电子科技大学基础与前沿研究院为该论文的第一作者单位和共同通讯单位。

合作团队通过最近的一系列研究(Nature Physics 17, 715 (2021)、Nature Communications 12, 3608 (2021),以及Nature Physics (2022) doi:10.1038/s41567-022-01703-y),发现在0°/60°堆叠的WS2/WSe2异质结中由于莫尔(moiré)超晶格势场的作用,会出现比较平整的迷你能带,使得此类莫尔超晶格异质结中出现Mott绝缘态以及Wigner晶体等一系列分数填充态,并在单层WS2/双层WSe2中观察到了新的量子态—激子绝缘态。在本次研究中,合作团队通过进一步挖掘1-3层WSe2/单层WS2莫尔超晶格异质结中的层数自由度,深入研究了层数维度对莫尔激子和关联电子态的调控作用,进一步展示了二维莫尔超晶格异质结这一低维体系作为探索新型量子关联态的巨大潜力。

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WSe2/ WS2莫尔超晶格异质结示意图,以及不同层数时对应的反射光谱

通过实验,作者们发现在WSe2/WS2二维莫尔超晶格中,增加WSe2层数既可以调节电子能带,也可以调节莫尔激子能带。当WSe2层数从一层增加到两层,再到三层,莫尔激子的光谱也会系统性的相应变化(图)。这一结果显示,莫尔耦合是高度界面化的,即莫尔超晶格的作用高度地局域在WSe2/WS2的界面处,而对次临近层WSe2的影响较小。但同时,增加WSe2层数又可以明显的增加莫尔激子之间的共振能量的间隔,从而起到调控界面莫尔激子的作用。这也是利用层数维度来调节莫尔激子的设想首次在实验中得到验证。

论文的共同第一作者包括陈东学博士、连震、黄雄和苏赢博士。电子科技大学王曾晖教授、德克萨斯大学达拉斯分校张传伟教授、加州大学河滨分校崔永涛教授,以及伦斯勒理工学院史夙飞教授为本文的共同通讯作者。合作者还包括来自加州大学河滨分校的博士研究生Mina Rashetnia,伦斯勒理工学院的博士研究生闫理,以及亚利桑那州立大学和日本国立材料科学研究所的研究者。


论文链接:https://doi.org/10.1038/s41467-022-32493-9


编辑:wenlong  / 审核:wenlong  / 发布:陈伟