二维过渡金属硫族化合物（TMD）是一类非常有潜力应用于后摩尔时代电子器件的二维材料。相对于石墨烯、黑磷等其他二维材料，TMD类材料具有一个重要优势，即每个具体TMD都有独特的带隙结构。因此，很容易挑选出具有合适带隙结构的两种TMD，通过堆垛或对接形成特定能带类型的异质结，例如把单层MoS₂和WSe₂堆垛在一起就可以形成具有交错型（staggered）能带的纵向异质结。然而，目前人们对这类TMD纵向异质结在纳米级的局域电子结构的研究仍然比较欠缺。为了加深对这类材料的认识，材料学院闵泰教授团队的潘毅教授与美国和德国的科学家合作，对MoS₂-WSe₂展开了深入的研究。

他们利用扫描隧道显微镜（STM）在5K和80K的温度下测量了利用金属有机化学气相沉积方法（MOCVD）制备的MoS₂-WSe₂样品。该研究发现在5K时材料表面周期性起伏的Moiré图案对材料的能带结构有明显的调制作用，在每一个Moiré图案原胞内的相互作用较强区域，价带顶（VBM）和导带底（CBM）能量附近都产生了新的分立能级，即Moiré图案引起的局域电子态。在80K时，此局域电子结构仍然稳定存在。由于Moiré图案的典型尺寸在8纳米左右，与半导体器件的工艺线宽相仿。这项工作指出当基于TMD纵向异质结的器件的尺寸下降纳米级时，必须考虑这类局域电子态对器件性能的影响。此外，这类局域电子态的周期性阵列可以被看作准量子点阵列，未来可能应用于单光子光源等量子器件。

近日该项工作以“Quantum-Confined Electronic States Arising from the Moiré Pattern of MoS2-WSe2 Heterobilayers”为题，发表于 Nano Letters. (2018, 18, 1849–1855)。此项工作是由材料学院自旋电子材料与量子器件中心的潘毅教授与德国Paul Drude 研究所的Stefan Foelsch 博士及美国卡耐基梅隆大学的Randall Feenstra教授合作完成的，参与该工作的还有美国宾州州立大学的Joshua Robinson教授研究小组和美国德州大学达拉斯分校的Kyeongjae Cho教授研究小组。

论文链接：https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acs.nanolett.7b05125