最近，中科院半导体所超晶格国家重点实验室由中美联合培养的博士后Sefaattin Tongay等，在吴军桥教授、李京波研究员、李树深院士的团队中，在二维ReS2材料基础研究中取得重要进展，发现ReS2是一种新的二维半导体材料。这一重大发现改变了人们对传统二维材料的认识。相关成果发表在2014年2月6日的《自然-通讯》上,即 Nature Communication, 2014,5, Article number:3252, doi:10.1038/ncomms4252。

 

该论文以中科院半导体研究所超晶格国家重点实验室为第一单位。

 

近年来，二维半导体材料拥有新颖的物理性质而成为纳米科学的研究热点，除石墨烯以外，过渡金属硫属化合物（比如MoS2等二维材料）也受到了广泛的关注。这类材料由厚度仅为数个原子的二维单层堆积而成，层与层之间为范德瓦耳斯作用。在人们的传统观念中，当这类层状材料的层数逐渐减少直至单层的过程中，其电子结构和物理性质往往发生很大的改变，比如带隙宽度显著增大，间接带隙向直接带隙转变，以及晶格振动能的改变等等。本项工作发现在ReS2中，单层和多层或者体材料的物理性质几乎完全一样，体材料的ReS2就像由无耦合的ReS2单层堆积而成，从而改变了人们对二维材料的传统认识。研究表明，从体材料到单层，ReS2始终保持直接带隙，带隙值的变化非常小，并且拉曼谱也不会随层数的改变而变化。静压实验发现ReS2的光吸收谱和拉曼谱对于层间距的变化也不敏感，进一步证实了ReS2的层间退耦合。密度泛函计算显示，单层的ReS2为1T相，并且会产生佩尔斯畸变。这一畸变将会阻止ReS2的有序堆积，并将层间电子波函数的交叠最小化，从而导致层间退耦合。ReS2体材料的这种特性将使得它成为研究二维材料新奇物理性质（如二维激子效应）的一个优良的平台，而无需制备高质量的单层材料。这些成果将对二维材料的实验研究产生重要影响。这一重要的发现极大地丰富了人们对二维材料的认识。

 

该工作得到了国家杰出青年基金和科技部973项目的支持。（来源：中科院半导体研究所）