课题组博士后郑海红在Small上发表高水平论文

课题组博士后郑海红在Small上发表高水平论文

      近日,课题组博士后郑海红同学在刘老师的指导下，以第一作者在国际著名期刊Small(影响因子15.15, DOI: 10.1002/smll.202207988)上发表题为“Moiré enhanced potentials in twisted transition metal dichalcogenide trilayers homostructures”(三层过渡金属二硫化物扭角同质结中莫尔势的增强效应)的实验论文。

图：三层TMDCs扭角同质结中莫尔势的增强效应

  近年来，对扭角范德瓦尔斯材料中的莫尔超晶格结构的研究引起了相当大的关注，因为这种结构有潜力探索二维材料中的新颖性质。通过组装原子薄层，其中层间的晶格失配和扭曲角度会导致莫尔超晶格结构的形成，为研究原子结构和电子相关性之间的相互作用提供了独特的平台。这些超晶格产生的周期性莫尔图案已被证明能够在石墨烯、过渡金属二硫化物(TMDs)及其相应的异质结构中诱导出广泛的特殊性质和行为。例如，莫尔图案可以导致电子结构变化、带变换，以及新的量子现象，如莫尔声子、莫尔激子、拓扑边界态、超导和磁性。

    这些莫尔超晶格最令人兴奋的应用之一是实现人工激子晶体和新颖量子发射体。空间周期性的莫尔势能可以限制激子的复合，改变材料的电子结构和能带结构。这已经在TMDs结构中通过局部点的捕获观察到了激子的形成，形成具有一系列有趣和新颖性质的莫尔激子。然而，观察到莫尔激子的温度仅限于极低温度(低于10K)，这严重限制了它们的应用。控制莫尔势能并实现在更高温度下观察莫尔激子的新物理模型的发展，是推进莫尔材料发展的关键挑战之一。

     在这项研究中，我们利用干法转移方法制备了扭角三层WSe₂/WSe₂/WSe₂同质结构，并首次实验上观察到了莫尔激子增强效应。我们的实验结果表明，在低温下，莫尔势能的捕获导致同一能量间隔的层内激子共振。在77K时，可以观察到莫尔激子的分裂，表明扭角的WSe2/WSe2/WSe2同质结构中存在更深的莫尔势能。我们的磁光光谱结果表明，可区分的g因子是由莫尔图案所创建的势场中的激子约束所导致的。我们的发现揭示了通过调整堆叠层数和扭角可以控制扭角的WSe2/WSe2/WSe2同质结构中莫尔势能的深度。这些结果为进一步探索强相关量子现象和制备可控莫尔势的同质结构提供了新的机会。

论文链接： https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202207988

新闻报道：

Comments: 

The observation of moiré excitons in twisted trilayer WSe₂/WSe₂/WSe₂ homostructure at higher temperatures is a significant achievement that opens up new avenues for exploring novel properties in two-dimensional layered materials. The ability to control the depth of the moiré potential in homostructures by adjusting the number of stacked layers and the twisting angle provides new opportunities for further exploration of strongly correlated quantum phenomena. Overall, this research has significant implications for the development of new quantum emitters and excitonic crystals, and for the advancement of moiré materials.