博士生张贤在国际纳米权威期刊Nano Research上发表论文

博士生张贤同学在国际纳米权威期刊Nano Research上发表论文

       近日，课题组博士生张贤同学在刘老师的指导下，以第一作者在国际纳米权威期刊《纳米研究》(Nano Research，影响因子9.5)上发表题为“Layer-Dependent Modulation of Optical Anisotropy in MoS₂/ReS₂ Van der Waals Heterostructures”(层依赖MoS2/ReS2范德华异质结构中光学各向异性的调控)的实验论文。

图：层依赖 MoS₂/ReS₂ 范德华异质结构中光学各向异性的调控

        二维(2D)过渡金属硫族化合物(TMDCs)因其优异的机械、光学和电学特性而备受关注，使其成为光伏和电子器件的理想候选材料。其中，二硫化钼(MoS₂)凭借其高吸收系数、可调节带隙(1.2 至 1.8 eV)以及优异的载流子迁移率，被广泛应用于光电器件。然而，高对称性 TMDCs 由于其均匀的晶格结构，在面内表现出固有的各向同性，这限制了其在需要各向异性光学或电子响应的应用中的潜力。相比之下，低对称性二维材料(如二硫化铼 ReS₂)因其本征各向异性晶格结构而表现出独特的方向性特性。这种由晶格结构驱动的各向异性赋予 ReS₂ 可调的面内电子和光学行为，而在对称性较高的 TMDCs(如 MoS₂)中则难以实现。然而，ReS₂ 的实际应用受到其固定的带隙、较低的载流子迁移率以及对环境的不稳定性的限制，使其在先进器件中的独立应用受限。

       将低对称性材料与高对称性 TMDCs 集成到范德华(vdW)异质结构中，提供了一种打破面内各向同性并实现工程化光学和电子各向异性的有效策略。这类异质结构在偏振敏感和各向异性驱动的应用中展现出巨大潜力。例如，在 WSe₂/BP 异质结构中，vdW 相互作用能够在本征各向同性的 WSe₂ 中诱导面内偏振，而 MoS₂/SiP₂ 异质结构则通过对称性工程展现出显著的各向异性电导率和光学响应[32]。尽管取得了重要进展，但低对称性层的厚度在 vdW 异质结构中调控各向异性的作用仍然缺乏系统研究。一些研究表明，增加低对称性层数可增强各向异性比，而另一些研究则显示影响较小，这些相互矛盾的结果突显出对该问题进行系统探索的必要性。

       本研究针对这一研究的空白，构建了 MoS₂/ReS₂ 异质结构，并系统研究了低对称性层厚度对异质结构光学各向异性的调控作用。研究表明，ReS₂ 的引入显著增强了异质结构的光致发光(PL)发射各向异性，其激子发射的各向异性比随 ReS₂ 厚度增加而提高，直至趋于稳定。基于密度泛函理论(DFT)的计算表明，这种厚度依赖的各向异性来源于异质结构界面的晶格破缺，不同厚度的低对称性材料导致不同的层间耦合。此外，我们还探讨了磁场和温度对 PL 各向异性的影响，发现磁场能够有效调控光学各向异性行为，而线偏振度基本上不受温度影响。这些研究结果深入揭示了 vdW 异质结构中对称性、厚度及外部刺激之间的相互作用，为开发具有精确可控各向异性特性的先进光电子器件提供了重要理论依据。

Comments:

This paper presents a compelling study on the layer-dependent modulation of optical anisotropy in MoS₂/ReS₂ van der Waals heterostructures, offering valuable insights into the interplay between thickness, symmetry, and interlayer coupling effects. The systematic investigation of excitonic line polarization, supported by density functional theory calculations, provides strong evidence of lattice reconstruction at the heterostructure interface. Notably, the observed anisotropy ratios and the modulation of optical anisotropy via external magnetic fields highlight the potential of these heterostructures for polarization-sensitive optoelectronic applications. However, further exploration of the underlying mechanisms governing excitonic interactions at different thicknesses, as well as the role of other external perturbations, could further enrich the study. Overall, this work significantly advances the understanding of anisotropic optical behavior in low-symmetry heterostructures and offers promising directions for future research.

Link:https://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2025.94907365