硕士生陈一萱在国际知名期刊Small上发表论文

      近日，课题组成员陈一萱同学在刘老师的指导下，以第一作者在中科院1区TOP期刊Small上发表题为 “Strain-Driven Modulation of Moiré Exciton Dynamics and Valley Polarization in Twisted WSe₂ Homobilayers”(应变调控转角WSe₂ 同质结中莫尔激子动力学与谷极化特性)的实验论文。

图：应变调控转角WSe₂ 同质结中莫尔激子动力学与谷极化特性

       莫尔超晶格是通过以微小扭转角堆叠石墨烯或过渡金属二硫族化合物 (TMDs)等二维(2D)材料形成的，近年来已成为探索新奇量子现象的多功能平台之一。这类具有长波长周期性的结构中往往承载平坦的电子能带，并由此衍生出多种涌现量子态，包括关联绝缘体、超导态以及拓扑激子等 。针对这些量子态，人们已发展出多种调控手段。例如，通过载流子掺杂可以调节莫尔超晶格中的电子关联强度，从而实现连续的莫特相变；另一方面，在小角度范围内精细调节扭转角也能够有效改变莫尔超晶格中的平坦能带结构。然而，这些方法在精确控制莫尔势阱的局域化程度和对称性方面仍然存在一定局限。应变工程通过机械形变直接调制晶格常数，为莫尔超晶格的调控提供了一种极具潜力的替代方案。该方法不仅能够在非破坏性的条件下重构超晶格的几何对称性，还可以实现对莫尔势阱深度的精确调节，展现出显著优势。例如，微小的单轴应变即可将原本呈量子点阵列形式的零维(0D)势阱转变为平行排列的一维(1D)量子线结构。现有的应变施加方式（如弯曲柔性衬底）通常在莫尔超晶格中引入均匀应变，从而连续调节其周期性。相比之下，图案化衬底可在纳米尺度上引入局域应变，实现对莫尔势能景观的精细调控，从而通过选择性加深势阱来增强莫尔激子的局域化。

       在本工作中，我们利用图案化金纳米光栅衬底，对扭转角为3.6°的 WSe₂ 同质双层施加应变，实现了对莫尔超晶格的精确调控。低温光致发光(PL)测量在该扭转结构的低能区观察到等间距分裂峰，清晰表明莫尔激子的形成。在受应变区域中，谱峰分裂进一步增强且线宽明显收窄，指示激子受限势阱加深、局域化程度提高。同时，磁光测量结果显示，应变显著增强了谷塞曼分裂，并拓展了谷极化的可调范围。结合密度泛函理论(DFT)能带计算，我们进一步证实，应变通过改变扭转 WSe₂ 的电荷分布和能带结构，有效增强了莫尔激子的局域化。上述结果表明，应变工程是一种实现莫尔激子强局域化的有效手段，为基于莫尔激子的集成化纳米光源和光子器件的设计与实现提供了新的策略。

 文章链接: http://doi.org/10.1002/smll.202510967

Comments:

This work presents a compelling and timely study on strain-driven control of moiré exciton dynamics and valley polarization in twisted WSe₂ homobilayers. By employing patterned gold grating substrates, the authors achieve spatially resolved strain engineering, enabling precise modulation of the moiré potential landscape—an outstanding challenge in moiré superlattice research. The observation of enhanced exciton peak splitting, a significant linewidth narrowing, and strongly increased photoluminescence intensity provides clear experimental evidence for strain-deepened exciton confinement. The combination of temperature-dependent and magneto-optical measurements convincingly demonstrates suppressed exciton dissociation and strain-enhanced valley Zeeman effects, highlighting the effectiveness of the proposed approach. Importantly, the experimental findings are well supported by first-principles calculations, which elucidate the underlying band-structure modification and charge redistribution mechanisms. Overall, this study establishes strain engineering as a powerful and scalable route for manipulating moiré excitons and opens promising avenues for exploring correlated quantum phases and valleytronic applications in two-dimensional moiré systems.