吳施偉小組以折紙方式操控雙層二硫化鉬電子態

　　復旦大學物理系吳施偉課題組與龔新高的計算組合作，巧妙地通過“折紙”方式，研究了與天然結構截然不同的二硫化鉬雙層材料，并通過這些樣品實現了對二硫化鉬能帶結構、能谷、自旋電子態的操控。相關研究成果8月31日在線發表于《自然—納米技術》。

　　過渡金屬二硫屬化物是近年來在國際上最受關注的二維量子功能材料之一，深入理解其內在機制，從而進一步實現對它們的操控，對凝聚態物理學與未來新型的電子學、光電子學領域都有重要的價值。

　　據吳施偉介紹，這一工作的構想是基于二維量子功能材料的“超薄”性，即將單原子層材料像一張紙一樣直接折疊，發展出自然結晶或外延生長所無法獲得的雙層結構。取決于不同的折疊方向與折線位置，二硫化鉬“折紙”擁有豐富多樣的層間排列方式，繼而導致不同的宏觀結構對稱性與層間耦合。科研團隊運用非線性二次諧波成像、熒光光譜等多種實驗技術，結合第一性原理計算，研究了各類二硫化鉬“折紙”的空間與電子結構。

　　研究表明，具有中心反演對稱的天然二硫化鉬雙層僅有微弱的能谷—自旋極化，而二硫化鉬“折紙”可直接打破中心反演對稱，繼而大大增強這一極化。此外，層間耦合的變化不但可以大幅影響二硫化鉬“折紙”的間接帶隙，更可作為“折紙”中能谷贗自旋與電子自旋之間關聯的“開關”，使一些中心反演對稱的二硫化鉬“折紙”也保留了很強的自旋極化。