鑽石舞台

超晶格結構一般是由不同的母體材料按照一定的周期排列形成一種不同於母體材料的新物質，該新結構的物質有望表現出母體所不具有的新奇物性，如鐵磁、鐵電和超導等，在電子、光電子和新型信息器件領域有着潛在的應用價值。傳統的超晶格結構主要是由相同維度物質按照一定的排列組合方式形成，如3D-3D、2D-2D以及1D-1D結構等。同時這些傳統的超晶格結構主要是使用分子束外延方法製得。

二維（2D）材料的發現為構築新型超晶格結構提供了新的可能。結構構築是指將不同的2D材料和其他結構的材料通過人工構築或者化學氣相沉積方法構築出插層或不同維度的異質結構。然而，縱觀超晶格結構從1970年提出及製備至今，由不同維度物質組成的本徵超晶格結構的實現尤其困難。針對這一難題，周家東教授等首次提出並實現了一種全新的異維超晶格結構，該異維超結構由2D VS2和1D VS相互交叉排列，形成全新的2D - 1D的本徵異維超結構形式。基於該物質的獨特結構，超結構表現出室溫面內大反常霍爾效應。這一新的發現開啟了構築新物質、發現新物性的全新方向。

圖1：VS2-VS異維超結構的製備與光學等表徵結果

有別於傳統超晶格結構的製備，該新型異維超結構的實現具有里程碑意義：

1）製備方法突破：傳統的超結構的製備多使用分子束外延方法；以2D材料為母體材料的超結構的製備多為人工構築，這導致材料界面乾淨整潔度等較難控制，無法觀察到物質的本徵特性，該超結構的一步法VLS生長機制為構築新物質提供了方向。

2）材料認知突破：由2D材料和1D線周期性相互交疊形成穩定的異維超結構，該結構的厚度可以調整，從幾十納米到幾納米都可以實現。突破傳統超結構物質只能形成有相同維度物質或者不同物質的簡單插層，推動了物質領域的發展。

圖2：異維VS2-VS超晶體的原子結構

3）新奇物性突破：由於1D VS的存在，並與2D VS2相互耦合，使得2D-1D異維超結構表現出完全不同於VS2、V5S8等物質的室溫面內大反常霍爾效應。推動了不同維度物質之間的耦合，為實現新奇物性如室溫鐵磁半導體特性、高溫量子反常霍爾效應等提供可能。