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超晶格結構一般是由不同的母體材料按照一定的周期排列形成一種不同于母體材料的新物質，該新結構的物質有望表現(xiàn)出母體所不具有的新奇物性，如鐵磁、鐵電和超導等，在電子、光電子和新型信息器件領域有著潛在的應用價值。傳統(tǒng)的超晶格結構主要是由相同維度物質按照一定的排列組合方式形成，如3D-3D、2D-2D以及1D-1D結構等。同時這些傳統(tǒng)的超晶格結構主要是使用分子束外延方法制得。
二維（2D）材料的發(fā)現(xiàn)為構筑新型超晶格結構提供了新的可能。結構構筑是指將不同的2D材料和其他結構的材料通過人工構筑或者化學氣相沉積方法構筑出插層或不同維度的異質結構。然而，縱觀超晶格結構從1970年提出及制備至今，由不同維度物質組成的本征超晶格結構的實現(xiàn)尤其困難。針對這一難題，周家東教授等首次提出并實現(xiàn)了一種全新的異維超晶格結構，該異維超結構由2D VS2和1D VS相互交叉排列，形成全新的2D - 1D的本征異維超結構形式?；谠撐镔|的獨特結構，超結構表現(xiàn)出室溫面內大反?；魻栃?strong style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box; overflow-wrap: break-word !important; visibility: visible;">這一新的發(fā)現(xiàn)開啟了構筑新物質、發(fā)現(xiàn)新物性的全新方向。
圖1：VS2-VS異維超結構的制備與光學等表征結果
有別于傳統(tǒng)超晶格結構的制備，該新型異維超結構的實現(xiàn)具有里程碑意義： 1）制備方法突破：傳統(tǒng)的超結構的制備多使用分子束外延方法；以2D材料為母體材料的超結構的制備多為人工構筑，這導致材料界面干凈整潔度等較難控制，無法觀察到物質的本征特性，該超結構的一步法VLS生長機制為構筑新物質提供了方向。 2）材料認知突破：由2D材料和1D線周期性相互交疊形成穩(wěn)定的異維超結構，該結構的厚度可以調整，從幾十納米到幾納米都可以實現(xiàn)。突破傳統(tǒng)超結構物質只能形成有相同維度物質或者不同物質的簡單插層，推動了物質領域的發(fā)展。
圖2：異維VS2-VS超晶體的原子結構
3）新奇物性突破：由于1D VS的存在，并與2D VS2相互耦合，使得2D-1D異維超結構表現(xiàn)出完全不同于VS2、V5S8等物質的室溫面內大反?；魻栃?。推動了不同維度物質之間的耦合，為實現(xiàn)新奇物性如室溫鐵磁半導體特性、高溫量子反?；魻栃忍峁┛赡?。
圖3：VS2-VS異維超結構的面內反?；魻栃?/span>
注：該工作得到科技部重點研發(fā)計劃項目、國家自然基金委面上項目、國家青年人才計劃、國家自然基金委重點項目、北京理工大學創(chuàng)新項目和省部級量子實驗室等項目的支持。
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