二維材料的維度與界面調控是推動其持續(xù)蓬勃發(fā)展的重要因素。由于二維材料層間弱的范德華力相互作用，可以按需將任意的二維材料堆疊在一起，組合成范德華雙層及多層人工材料，從而實現(xiàn)對其物理性能的調制。利用轉角自由度調控，可在人工疊層材料中引發(fā)多種有趣的物理行為，例如非常規(guī)超導電性、摩爾激子、隧穿電導、非線性光學以及結構超潤滑等。由此，開啟了轉角電子學的時代。目前，實驗上通常采用解理與轉移技術來實現(xiàn)轉角多層結構的制備，樣品大小通常在微米量級，阻礙了二維材料轉角電子學的應用。因此，如何在大尺度下制備高質量、轉角精確可控的多層范德華同質/異質結樣品非常重要。

中國科學院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心納米物理與器件實驗室研究員張廣宇團隊一直致力于新型二維材料（如石墨烯、二硫化鉬）的外延與物性調控研究，取得了一系列成果。近幾年來，他們采用MOCVD的設計思路搭建了分立源式三溫區(qū)氣相范德瓦爾斯外延系統(tǒng)，利用氧輔助的自限制生長，在2英寸藍寶石晶圓襯底上成功外延了高質量、晶粒取向一致的單層二硫化鉬薄膜。近期，針對大尺度疊層結構的制備問題，研究人員利用上述2英寸高度定向的單層MoS2和水輔助轉移方法相結合，實現(xiàn)了厘米級堆垛的多層MoS2同質結制備及層間轉角的精確控制。通過光致發(fā)光峰位移確認轉角可以連續(xù)改變厘米級堆垛的多層MoS2同質結的間接帶隙。該工作提供一種經濟高效且可擴展的加工技術，通過二維材料的外延技術和轉移技術相結合，實現(xiàn)精確轉角控制下的大面積二維材料范德華同質和異質結加工，有望為轉角調控的低維電子和光子學應用發(fā)展開辟道路。

相關研究成果發(fā)表在Nature Communications上。上述工作得到了國家自然科學基金、國家重點研發(fā)計劃、中科院戰(zhàn)略性先導科技專項（B類）、中科院青年創(chuàng)新促進會、松山湖材料實驗室等的資助。

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a 從單層MoS2到疊層MoS2同質結的構筑示意圖；b-d 疊層MoS2的質量表征：轉角精度可控、大范圍均勻與干凈的表界面；e-i 轉角調控對疊層MoS2間接帶隙及層間耦合效應的影響