近日，依托先進光場顯示芯片與系統全國重點實驗室、學校光量子與納機電集成交叉科學中心，北京理工大學物理學院/前沿交叉研究院武旭教授課題組與我校集成電路學院、武漢大學物理與技術學院、中國科學院物理研究所開展合作，在二維材料Janus結構調控和電荷密度波態對稱性破缺機理研究方面取得重要進展。相關研究成果以“Unusual charge density wave introduced by the Janus structure in monolayer vanadium dichalcogenides”為題發表在國際知名期刊《Science Advances》上，論文第一作者為北京理工大學畢業博士生許自強、邵巖教授、在讀博士生黃純和武漢大學在讀博士生朱超。通訊作者為北京理工大學武旭教授、喬婧思教授、王業亮教授和武漢大學張晨棟教授。
 

　　研究課題組成功發展出原子層級Se化工藝，以此為基礎實現了單層Janus結構VTeSe材料的可控制備。進一步，借助掃描隧道顯微鏡技術，對材料的電荷密度波(CDW)現象進行原子級成像，觀測到具有獨特對稱性的“√13×√13”超周期，該結構具有顯著的三重旋轉對稱性破缺。通過理論計算與實驗結合，團隊揭示了這種CDW態與材料內部自旋排列緊密相關，而不是單一的傳統電子-聲子耦合作用機理。該成果不僅為二維過渡金屬硫族化合物(TMD)的原子級結構調控提供了新的制備工藝技術，也對對稱性調控與量子態設計提供了全新思路，推動二維材料的物態調控和相關的基礎以及應用科學研究。
 

圖1 單層Janus VTeSe的制備流程示意圖和原子級結構表征結果。
 

　　圖2 二維VTe2和具有Janus結構VTeSe兩種材料電荷密度波結構的原子級成像對照。

 

圖3 二維Janus VTeSe中CDW態的電子態實空間成像分析結果。
 

　　圖4 單層Janus VTeSe的電荷密度波與自旋序之間的關聯以及對應的DFT理論計算