Nature：范德华异质结莫尔超晶格中的共振杂化激子

初学者

2019-03-07

原子层厚度的二维材料在较弱的范德华力作用下能通过垂直堆积进行组装，从而实现不共格、可任意相互旋转的两种晶体之间的耦合。也正因此，该类结构中的原子位点产生了一种重要的周期性——莫尔超晶格。在石墨烯/六方BN异质结中，莫尔超晶格的存在使得研究人员观测到了电子微带，而在扭转的石墨烯双层结构中，其效应因层间共振条件而加强，导致了魔角位置的超导体-绝缘体转变。

英国谢菲尔德大学Alexander I. Tartakovskii团队和曼彻斯特大学Vladimir I. Fal´ko团队合作，利用非共格的单层MoSe₂/WS₂半导体异质结，证明了激子带可杂化，进而导致莫尔超晶格效应的共振加强。作者选择MoSe₂/WS₂体系是因为其导带边缘的近简并性可以促进层内和层间激子的杂化。研究中，杂化通过显著的激子能移是层间转角的周期性函数这一现象显示出来，而激子能移的周期性是因为：杂化激子是由MoSe₂中空穴产生的，且MoSe₂与相邻单层中扭转依赖的电子态叠加存在相互作用。对于单层结构近乎共格的异质结，电子态的共振混合使得异质结的几何莫尔条纹对杂化激子的色散谱和光谱具有明显影响。在基于范德华异质结的半导体器件领域内，该研究丰富了能带工程的策略。

图1. 扭转的MoSe₂/WS₂异质双层结构

图2. 理论莫尔带以及杂化激子的吸收谱

参考文献：

Evgeny M. Alexeev, Vladimir I. Fal’ko, Alexander I. Tartakovskii et al. Resonantly hybridized excitons in moiré superlattices in van der Waals heterostructures.

https://www.nature.com/articles/s41586-019-0986-9