近日，中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心國際功能材料量子設計中心和物理系中國科學院強耦合量子材料物理重點實驗室曾長淦教授、張匯副研究員實驗團隊聯合崔萍研究員理論團隊，在過渡金屬二硫化物(TMDs)研究領域取得了重要進展。他們提出了一種通用的自組裝策略，成功合成了1T/1H超晶格，為多功能電子器件的開發(fā)提供了新的可能性。相關研究成果以“Self-assembly of 1T/1H superlattices in transition metal dichalcogenides”為題，于12月4日在線發(fā)表在《自然·通訊》(Nature Communications)上。
 

　　近年來，TMDs因其豐富的物理性質受到廣泛關注。由TMDs構成的范德華異質結和超晶格不僅能夠展現各組分的固有特性，還通過層間相互作用產生超越單一組分的電子結構和功能特性。然而，傳統(tǒng)的TMD異質結和超晶格制備方法主要依賴于外延生長或二維材料的機械堆疊，這些逐層人工構建技術通常復雜且耗時，制備效率和樣品質量受到限制。
 

　　研究團隊提出了一種基于自組裝的通用策略，成功實現了TMD超晶格的高效合成。該策略的核心在于通過調控T相和H相的形成能，使T相和H相能夠自發(fā)組裝成1T/1H超晶格。以NbSe2-xTex為例，通過調整Te與Se的化學計量比，顯著降低了T相與H相之間的形成能差異，從而促進1T與1H層的交替自組裝，最終形成穩(wěn)定的1T/1H超晶格。進一步研究表明，這種1T/1H超晶格保留了1T和1H層各自的電子特性，為新型電子器件和光電子器件的開發(fā)提供了重要的材料基礎。
 

　　此外，研究團隊還驗證了該策略的普適性。通過將NbSe2中的Nb原子替換為V或Ti原子，他們同樣成功合成了1T/1H超晶格。這些發(fā)現為其他層狀材料的高效制備開辟了新的途徑。
 

　　圖：(a)掃描透射電子顯微鏡圖像，展示了1H層和1T層的交替堆疊結構。(b)不同摻雜濃度下2H、1T以及1T/1H超晶格的相對形成能。

 

　　我校合肥微尺度物質科學國家研究中心博士生羅超杰、特任副研究員曹國花博士和物理學院博士生王碑林為論文共同第一作者。曾長淦教授、張匯副研究員與崔萍研究員為論文共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學基金委、科技部、中國科學院以及安徽省的資助。