带有扭曲的外延

美国能源部团队发现，夹在两片衬底之间的晶体会发生扭曲

（上图显示了金纳米盘在不同实验条件下的位置。MoS₂层和金纳米盘一起加热到500摄氏度。I、II、III三个标记区域表示样品各层。区域I是底层MoS₂上的金；区域II是顶层MoS₂下的金；区域III是顶层和底层MoS₂之间的金。金纳米盘是区域III中颜色较深的区域。）

美国能源部SLAC国家加速器实验室、斯坦福大学、美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室（LBNL）的研究人员首次生长出一种扭曲多层晶体结构，并测量了该结构的关键特性。研究人员认为，扭曲结构可以帮助他们开发用于太阳能电池、量子计算机、激光器和其他设备的下一代材料。

斯坦福大学和SLAC教授、论文合著者Yi Cui表示：“这种结构是我们前所未见的，对我来说是一个巨大的惊喜。在未来的实验中，一种新的量子电子特性可能会出现在这种三层扭曲结构中。”

研究团队认为，他们扩展了外延的概念。迄今为止，外延研究的重点是将一层材料生长在另一层材料上，两种材料在界面上具有相同的晶体取向。几十年来，这一方法在晶体管、LED、激光器、量子器件等许多应用领域都取得了成功。但为了找到性能更好的新材料，以满足量子计算等领域更严苛的需求，研究人员正在寻找其他外延设计——可能更复杂但性能更好的外延设计，因此本研究展示了“扭曲外延”概念。

在实验中，详见《科学》（Science），研究人员在两片半导体材料MoS₂之间添加了一层金。由于上下两层半导体材料的取向不同，金原子无法同时与两者对齐，致使金结构发生扭曲。

Yi Cui表示：“如果只有底部是MoS₂层，那么金很乐意与之对齐，因而不会发生扭曲。但是如果有两层扭曲的MoS₂，金就无法确定是与顶层对齐还是与底层对齐。我们设法帮助金解决了它的困惑，并发现了金的取向与双层MoS₂扭曲角度之间的关系。”

斯坦福大学材料科学与工程学院教授、论文合著者Bob Sinclair表示：“我们正着手探索是否只有该材料组合才能实现扭曲效果，或者扭曲效果是否会更广泛地发生。这一发现开启了一系列我们可以尝试的全新实验。我们正在寻找能加以利用的全新材料特性。”