近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心國際功能材料量子設(shè)計中心和物理系中國科學(xué)院強耦合量子材料物理重點實驗室曾長淦教授、張匯副研究員實驗團隊聯(lián)合崔萍研究員理論團隊，在過渡金屬二硫化物（TMDs）研究領(lǐng)域取得了重要進展。他們提出了一種通用的自組裝策略，成功合成了1T/1H超晶格，為多功能電子器件的開發(fā)提供了新的可能性。相關(guān)研究成果以“Self-assembly of 1T/1H superlattices in transition metal dichalcogenides”為題，于12月4日在線發(fā)表在《自然·通訊》（Nature Communications）上。

近年來，TMDs因其豐富的物理性質(zhì)受到廣泛關(guān)注。由TMDs構(gòu)成的范德華異質(zhì)結(jié)和超晶格不僅能夠展現(xiàn)各組分的固有特性，還通過層間相互作用產(chǎn)生超越單一組分的電子結(jié)構(gòu)和功能特性。然而，傳統(tǒng)的TMD異質(zhì)結(jié)和超晶格制備方法主要依賴于外延生長或二維材料的機械堆疊，這些逐層人工構(gòu)建技術(shù)通常復(fù)雜且耗時，制備效率和樣品質(zhì)量受到限制。

研究團隊提出了一種基于自組裝的通用策略，成功實現(xiàn)了TMD超晶格的高效合成。該策略的核心在于通過調(diào)控T相和H相的形成能，使T相和H相能夠自發(fā)組裝成1T/1H超晶格。以NbSe2-xTex為例，通過調(diào)整Te與Se的化學(xué)計量比，顯著降低了T相與H相之間的形成能差異，從而促進1T與1H層的交替自組裝，最終形成穩(wěn)定的1T/1H超晶格。進一步研究表明，這種1T/1H超晶格保留了1T和1H層各自的電子特性，為新型電子器件和光電子器件的開發(fā)提供了重要的材料基礎(chǔ)。

此外，研究團隊還驗證了該策略的普適性。通過將NbSe2中的Nb原子替換為V或Ti原子，他們同樣成功合成了1T/1H超晶格。這些發(fā)現(xiàn)為其他層狀材料的高效制備開辟了新的途徑。

圖：（a）掃描透射電子顯微鏡圖像，展示了1H層和1T層的交替堆疊結(jié)構(gòu)。（b）不同摻雜濃度下2H、1T以及1T/1H超晶格的相對形成能。

我校合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心博士生羅超杰、特任副研究員曹國花博士和物理學(xué)院博士生王碑林為論文共同第一作者。曾長淦教授、張匯副研究員與崔萍研究員為論文共同通訊作者。該工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、中國科學(xué)院以及安徽省的資助。