南京大學二維材料成果再登Nature！

【成果簡介】

二維范德華異質結（2D vdWH）近年來引起了廣泛的關注，它不依賴于化學鍵、不受限于晶格匹配度，可以靈活地將多種材料堆疊組裝在一起，被認為是探索新穎物理現象、實現多功能器件的最具潛力材料組合方式。目前其最廣泛使用的制造方法是疊加機械剝離出微米大小的薄片，但這一過程不能擴展到實際應用。而且盡管已經創造了成千上萬的二維材料，但幾乎沒有任何大型二維超導體可以完整地堆疊成vdW異質結構，這極大地限制了這類器件的應用。

南京大學高力波教授、徐潔博士和南方科技大學林君浩副教授帶領團隊提出了一種新的“由高到低”的生長策略，即以制備較高溫度穩定性的二維材料為底層材料，在其上穩定溫度稍低的二維材料，從而實現逐層堆疊生長vdWH。他們成功實現了將27種二組元、15種三組元、5種四組元和3種五組元二維材料組成的異質結。同時，堆垛其中的每種二維材料的層數都能夠精確可控。這一系列的二維材料范德華異質結的成功制備為后續的物性研究和器件制造提供了豐富的超導異質結材料庫和有效的制備方法。研究成果以以“Stack growth of wafer-scale van der Waals superconductor heterostructures”為題，2023年9月6日在線發表于Nature期刊。該工作由南京大學和南方科技大學共同完成，南京大學為第一單位。南京大學周振佳博士與南方科技大學侯福臣博士為本論文的共同第一作者。

【圖文導讀】

圖?1.（a）藍寶石上堆積生長的雙組塊vdWSH的光學照片以及對應的拉曼光譜，包括底部單層MoS₂和頂部三層NbSe₂薄膜；（b）NbSe₂\PtTe₂薄膜的AFM圖像以及對應的截面高度曲線；（c）4英寸五組元vdWSH薄膜照片；（d）WS₂\MoS₂\NbSe₂\PtSe₂異質結的截面STEM圖像以及對應元素的EDS元素分布曲線；（e）WS₂\NbSe₂薄膜的面內STEM圖像，插圖是堆疊區域的FFT圖像；（f）堆疊生長的多種二組元vdWH中的扭轉角占比統計圖，插圖是對應不同扭轉角的莫爾超晶格的STEM圖像。

圖?2.（a）堆垛生長的具有不同PtTe₂厚度的NbSe₂\PtTe₂范德華異質結薄膜的變溫電阻曲線；（b）面內（藍點）和面外（紅點）磁場下臨界磁場H_c2的溫度依賴特性，實線是按照GL理論的擬合曲線；（c）NbSe₂\MoSe₂\NbSe₂異質結中頂部和底部NbSe₂以及它們之間的變溫電阻曲線；（d）堆疊生長的NbSe₂\MoSe₂\NbSe₂薄膜在1.5 K時的I-V特性曲線；（e）偏置電流下的差分電阻和磁場的依賴特性；（f）厘米級MoS₂\WSe₂薄膜組成的PN結，其在不同柵極電壓（V_g）下的I-V特性曲線。

【論文地址】

Zhou, Z., Hou, F., Huang, X.?et al.?Stack growth of wafer-scale van der Waals superconductor heterostructures.?Nature?(2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06404-x

本文參考：https://www.nju.edu.cn/info/1067/338391.htm