硕士生胡比奇同学在国际纳米权威期刊Nano Research上发表论文

课题组硕士生胡比奇同学在国际纳米权威期刊Nano Research上发表论文

       近日，课题组硕士生胡比奇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“Symmetry Breaking and Magnetically Tuned Anisotropic Behavior in WSe₂/CrOCl/ReSe₂ Heterostructures”(WSe₂/CrOCl/ReSe₂异质结构中的对称性破缺与磁调各向异性行为研究)的实验论文。

图：WSe₂/CrOCl/ReSe₂异质结构中的对称性破缺与磁调各向异性行为研究

       二维由于其优异的力学、光学、电学和热学性能，二维(2D)过渡金属硫族化物(TMDCs)受到了广泛关注，成为光伏器件、电子器件、谷电子器件等领域应用的重要材料。其中，二硒化钨(WSe₂)凭借其可调控的带隙、高载流子迁移率、丰富的光学响应及优异的环境稳定性，在电子器件、场效应晶体管、莫尔激子、光探测器以及发光二极管等器件中展现出广阔的应用前景。然而，大多数TMDCs材料固有的高对称性导致其面内各向同性，从而限制了它们在需要各向异性光学或电子特性的系统中的应用。

       相比之下，基于铼的二硫族化物(ReX₂，X = S, Se)因其面内对称性降低，在光学、热学和电学性能方面表现出显著的各向异性，同时具有与传统TMDCs相当的空气稳定性。不同于常规MX₂(M = Mo, W)材料，ReX₂的偏振选择性基本上与厚度无关，这使其在偏振敏感应用中具有重要价值。此外，通过构建范德瓦尔斯(vdW)异质结构引入异质界面，也可以诱发非对称的光学行为，例如在MoS₂/SiP₂、MoS₂/BP和WS₂/BP系统中已有报道。尽管通过异质结构设计工程化各向异性的研究取得了一定进展，但磁性在调控TMDCs光学性能中的作用尚未被充分探索。随着具有本征磁序的二维vdW磁性材料的发现，研究可磁调的光学各向异性成为可能。具有低对称性晶体结构的材料，如具有正交晶格和C₂旋转对称性的CrOCl，因其显著的光学和磁学各向异性特性，成为研究这类效应的理想平台。

      在本研究中，我们利用干转移技术，制备了以六方氮化硼(hBN)封装的WSe₂/CrOCl/ReSe₂异质结构。其中，具有C₁对称性的ReSe₂与C₂对称性的CrOCl共同作用，打破了WSe₂的对称性，诱导出明显的光学各向异性。角分辨偏振光致发光测量显示出典型的双瓣图案，表明材料表现出各向异性行为。低温下在磁场(-9 T到9 T)环境中测试发现，各向异性可调节，中性激子和带电激子的各向异性变化幅度分别高达28.34%和40.37%。此外，磁场还能使线偏振角旋转约90°。密度泛函理论(DFT)计算表明，这种各向异性来源于ReSe₂和CrOCl引起的电荷重新分布，破坏了WSe₂原有的C₃对称性。以上发现为基于偏振控制的光电和光子器件提供了新的磁光效应调控思路。

论文链接：https://www.sciopen.com/article/10.26599/NR.2025.94907478

Comments:

This paper presents a significant advancement in understanding and controlling optical anisotropy in van der Waals heterostructures. The innovative design of an isotropic/magnetic/anisotropic WSe₂/CrOCl/ReSe₂ heterostructure is particularly impressive, offering a novel platform to explore magnetically tunable anisotropic behaviors. The combination of experimental photoluminescence measurements and DFT calculations provides strong and convincing evidence for magnetic-field-modulated anisotropy. The observation of both enhancement and suppression of anisotropy under opposite magnetic field directions is especially intriguing and highlights the complex interplay between magnetic proximity effects and charge density redistribution. Furthermore, the clear demonstration of temperature-dependent anisotropy tuning adds an important dimension to the potential for practical device applications. Overall, this work not only deepens the fundamental understanding of symmetry breaking and anisotropic exciton dynamics but also opens exciting opportunities for developing next-generation polarization-sensitive optoelectronic devices.