复旦大学

吴施伟小组以折纸方式操控双层二硫化钼电子态

本报讯（记者黄辛）复旦大学物理系吴施伟课题组与龚新高的计算组合作，巧妙地通过“折纸”方式，研究了与天然结构截然不同的二硫化钼双层材料，并通过这些样品实现了对二硫化钼能带结构、能谷、自旋电子态的操控。相关研究成果8月31日在线发表于《自然—纳米技术》。

过渡金属二硫属化物是近年来在国际上最受关注的二维量子功能材料之一，深入理解其内在机制，从而进一步实现对它们的操控，对凝聚态物理学与未来新型的电子学、光电子学领域都有重要的价值。

据吴施伟介绍，这一工作的构想是基于二维量子功能材料的“超薄”性，即将单原子层材料像一张纸一样直接折叠，发展出自然结晶或外延生长所无法获得的双层结构。取决于不同的折叠方向与折线位置，二硫化钼“折纸”拥有丰富多样的层间排列方式，继而导致不同的宏观结构对称性与层间耦合。科研团队运用非线性二次谐波成像、荧光光谱等多种实验技术，结合第一性原理计算，研究了各类二硫化钼“折纸”的空间与电子结构。

研究表明，具有中心反演对称的天然二硫化钼双层仅有微弱的能谷—自旋极化，而二硫化钼“折纸”可直接打破中心反演对称，继而大大增强这一极化。此外，层间耦合的变化不但可以大幅影响二硫化钼“折纸”的间接带隙，更可作为“折纸”中能谷赝自旋与电子自旋之间关联的“开关”，使一些中心反演对称的二硫化钼“折纸”也保留了很强的自旋极化。