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通訊作者：許曉棟、David H. Cobden、Neil r. Wilson

通訊單位：華盛頓大學、華威大學

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二維材料因其載流子遷移和熱量擴散都被限制在二維平面內，使得這種材料展現出許多奇特的性質。其帶隙可調的特性在場效應管、光電器件、熱電器件等領域應用廣泛。因此在該類場效應晶體管中能夠直接觀測其電子狀態，例如，局部電勢的變化，費米能級和能帶結構等可以促進我們對其物理特性的理解。

近日，華威大學的Neil r. Wilson和華盛頓大學的David H. Cobden、許曉棟采用微米級角分辨光電子能譜（microARPES）實現了對二維范德華異質結器件電子狀態的直接觀測。

研究表明，在雙端石墨烯器件中施加柵極電壓時，材料費米能級移動并越過狄拉克點，而能帶色散關系不發生改變。在二維半導體器件中，可觀察到導帶邊出現電子積累，表明在導帶邊緣有能量和動量的積聚。隨著靜電摻雜的增加，單層二硒化鎢（WSe2）器件的帶隙減小至幾百毫電子伏特，接近于激子的能量。

本文通過在單個器件上通過光學和microARPES測試手段實現對二維材料的電子狀態的直接觀測，從而可以對柵極控制的電子和光學特性之間的相關性進行系統的研究。

該成果以“Visualizing electrostatic gating effects in two-dimensional heterostructures ”為題于發表于國際期刊Nature上。

圖文導讀

二維范德華異質結再發Nature—microARPES一探究竟

圖1 單層石墨烯靜電門控效應

圖2 WSe2層數與導帶邊能量的關系

圖3 單層WSe2的靜電門控效應

文獻信息

Visualizing electrostatic gating effects in two-dimensional heterostructures ?

(Nature，2019，DOI: 10.1038/s41586-019-1402-1)

原文鏈接

https://doi.org/10.1038/s41586-019-1402-1

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