上海微系统所范德瓦尔斯异质结电子结构研究获进展

  近日,中国科学院超导电子学卓越创新中心、上海微系统与信息技术研究所信息功能材料国家重点实验室研究员沈大伟团队利用超高分辨角分辨光电子能谱技术,首次在天然形成范德瓦尔斯异质结(naturally occurring vdWHs)材料体系(PbSe)1.16(TiSe2)m中观测到显著的层间电荷转移现象,进而通过结构和温度改变实现了对其以及超导等多种衍生新奇物性的有效调控。由于层间电荷转移现象被认为普遍存在于人工合成范德瓦尔斯异质结之中,该研究可为进一步人工调控范德瓦尔斯异质结研究和应用提供必要实验、理论基础。相关研究成果发表在《物理评论快报》上。

  当前,在以石墨烯为代表的多种二维材料蓬勃发展背景下,利用人工堆砌二维材料以形成具有特殊物性的范德瓦尔斯异质结,并利用层间电荷转移进行物性调控,已经成为材料物理领域的一个研究热点。由于通常的人工异质结转移制备方法无法克服表面污染和材料尺寸较小等诸多问题,利用角分辨光电子能谱、扫描隧道谱等传统最直接的低能电子结构探测工具对此类材料进行原位层间电荷转移非常困难。而该研究从天然形成的范德瓦尔斯异质材料(PbSe)1.16(TiSe2)m入手,首次成功实现了对范德瓦尔斯异质材料中的层间电荷转移的详细电子结构表征。研究发现,通过改变材料中TiSe2 的厚度可高效地调控层间的电荷转移量,进而实现对系统中电声子相互作用的远超理论预期幅度的巨大调节;同时,该研究发现利用范德瓦尔斯异质结不同层之间晶格热膨胀系数的差异,通过温度改变,可对异质结的层间电荷转移进行高200%幅度的调控。以上发现可为利用“层间电荷转移调控”手段研究范德瓦尔斯异质结材料提供技术基础。

  该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委国家重大仪器专项的资助。   

 

(a),不同TiSe2层数的范德瓦尔斯异质结样品m1、m2;(b),利用高分辨角分辨光电子能谱测量得到的低温下m1、m2低能电子结构:TiSe2层数不同导致电荷转移量的巨大差异;(c),由于热膨胀系数不同导致的改变温度对电荷转移量的大幅调控。 

  

  来源:中国材料网http://www.matinfo.com.cn/mat2005/shangcheng/dongtai_nr.asp?id=83171

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中国科学院上海硅酸盐研究所

中国科学院上海硅酸盐研究所主要研究领域涵盖了人工晶体、高性能结构与功能陶瓷、特种玻璃、无机涂层、生物环境材料、能源材料、复合材料及先进无机材料性能检测与表征等。

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