單一純相1T'-WSe2單層的分子束外延生長
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- 分類：鎢新聞
- 發佈於：2021-02-24, 週三 20:37
1T'结构相的单元胞层二维过渡金属硫化物家族MX2（M = Mo，W, X = S, Se, Te）是一种理想的二维拓扑绝缘体材料，具有本征的量子自旋霍尔效应。如果再进一步引入磁性、超导等性质，这类材料有可能在马约拉纳费米子研究、拓扑量子计算等领域有着重要的前景。然而，虽然1T'-WTe2和1T'-MoTe2是一种稳定相，但其二维体相并不具有明显的体能隙。而1T'-WSe2和1T'-MoSe2又不是一种稳定相，因此其单一纯相的制备存在着极大的挑战。
南京大學張翼課題組在利用分子束外延技術進行二維材料的高品質製備與物性調控方面有著深厚的積累：2019年，通過對石墨烯上生長的1T'-WSe2的相變過程進行研究，初步發現增強的介面作用能夠提高1T'相的穩定性。受此啟發，張翼課題組利用SrTiO3(100)作為襯底，通過增強的介面相互作用，成功生長出了穩定的單一純相1T'-WSe2單層。
研究表明，SrTiO3襯底與外延薄膜介面間距的減小，介面的相互作用將明顯變強，受此影響，其1T'相的形成相對於2H相而言變得更小，從而能夠形成穩定的、單一結構相的1T'-WSe2薄膜。
同時，由於介面作用的增強導致其面內晶格受到明顯的壓縮，進而使其拓撲能隙變為負值，產生從拓撲絕緣體到拓撲半金屬的相轉變。
此外值得一提的是，如果能夠施加面內的張應力，可以使得1T'-WSe2的拓撲能隙進一步增大，更有利於量子自旋霍爾效應的產生。
據悉，該項工作由多個團隊合作完成。張翼課題組主要負責課題構思、材料外延生長、掃描隧道顯微鏡和角分辨光電子能譜表征；香港科技大學劉軍偉課題組負責相關的理論計算工作；蘇州納米技術與納米仿生研究所李坊森等人利用Nano-X真空互聯裝置對樣品進行了多項表徵工作；南京大學奚嘯翔課題組對樣品進行了拉曼表徵。
該成果以“Epitaxial Growth of Single-Phase 1T'-WSe2 Monolayer with Assistance of Enhanced Interface Interaction”為題於2020年12月31日線上發表在Advanced Materials（DOI：10.1002/adma.202004930）上。
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