量子材料新发现:二维二硫化钨层叠二硒化钨形成超晶格

能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)研究小组研究发现将二维材料二硫化钨和二硒化钨相层叠可以形成一个云纹超晶格、引入奇异的电子现象,这是量子材料领域一大新发现。该项新研究于近日发表于《自然》杂志。

 

二硫化钨/二硒化钨超晶格图片

二维二硫化钨层叠二硒化钨,两种材料晶格相似且排列良好,半导体黏在一起,材料就变成量子。当可见光具有与系统激子相同的能量时,其在二硫化钨/二硒化钨器件中的吸收最大。激子是一种准粒子,由束缚在二维半导体中常见的空穴上的电子组成。(在物理学中,空穴是一个电子可以占据的空穴状态。)对于研究人员正在考虑的能量范围内的光来说,他们期望能在对应于激子能量的信号中看到一个峰值。相反,他们发现他们期望看到的原始峰分裂成三个不同的峰,代表三个不同的激子状态。原来,二硫化钨/二硒化钨器件中三种不同激子态的大势能可以将奇异的量子现象引入半导体材料中,形成一种称为云纹超晶格的重复图案。该研究证明,二硫化钨/二硒化钨层间的扭转角提供了一个“调节旋钮”,可以将二维半导体系统转变为具有高度相互作用电子的奇异量子材料。

 

二硫化钨/二硒化钨装置原子分辨率图片

二维二硫化钨层叠二硒化钨的方法可以将普通的半导体材料转变成具有非凡电子行为的量子机超薄器件。这是量子材料领域的一大新发现,这一进步可能有助于一些致力于节能电子系统的行业发生革命,并为异域新物理提供一个平台。

 

 

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