本网讯 近日，中南大学物理与电子学院刘艳平教授、何军教授团队与澳大利亚悉尼大学刘宗文教授、湖南大学潘安练教授、中科院物理所王建涛研究员等国内外学者合作，在Nature旗下国际顶级光学期刊《光：科学与应用》（Light：Science & Applications）发表题为“转角TMDCs莫尔超晶格中莫尔激子的局域增强效应(Localization-enhanced moiré exciton in twisted transition metal dichalcogenide heterotrilayer superlattices)”的研究论文。中南大学物理与电子学院为该项研究成果的第一完成单位，博士后郑海红为论文第一作者，刘艳平教授为论文的通讯作者。

近年来，扭角范德华异质结超晶格因其在探索新型凝聚态物理方面提供了强大而有吸引力的平台，吸引了广泛的关注。由于晶格不匹配或扭角，纵向堆叠的二维材料可以生成周期性莫尔超晶格。在莫尔超晶格中，莫尔势能支配着小布里渊区内的动能，改变异质结中的电子能带结构，并引起强关联量子现象，包括强关联绝缘体、超导、莫尔激子、莫尔声子和磁性。扭角二维材料异质结中的莫尔超晶格为多体物理的发展提供了机遇，这将有助于推动新型量子器件的发展。范德华异质结中莫尔超晶格诱导的周期性莫尔势能可以困住层间激子以生成莫尔激子阵列，这种莫尔超晶格可应用于量子发射器阵列。然而，莫尔超晶格对莫尔激子特性的调制效应与扭角层数之间的关系尚需进一步研究，特别是对于层数大于两层的二维扭角范德华异质结。

针对这一难题，刘艳平教授团队创新性通过利用层数自由度来研究莫尔激子的局域化现象。该论文报道了在高质量的六方氮化硼(hBN)封装的扭角异质三层结构中观察到多重激子共振现象。扭角WSe₂/WS₂/WSe₂异质结三层结构具有两种Ⅱ型能带对齐方式，在扭角WSe₂/WS₂界面形成两个重叠的莫尔势能。这两个莫尔势能的协同作用使得界面上的莫尔激子非常局域化，表现为多个尖锐的发射线，与扭曲的WSe₂/WS₂异质双层结构的莫尔激子行为形成了鲜明对比。此外，通过比较不同层之间扭角异质结的激光功率和温度变化，进一步证明了在WSe₂/WS₂/WSe₂异质三层界面形成双重莫尔条纹将诱导出更深、更窄的莫尔势能来产生局域激发。同时，磁光光谱结果表明，区别明显的g因子是由莫尔图案所创造的势能约束引起的。刘艳平教授表示，这些结果为调节扭角异质结中莫尔激子的局域化现象提供了新途径，有望通过激子的单光子发射来推动莫尔超晶格在量子器件中的应用。转角WSe₂/WS₂/WSe₂异质结三层结构具有两种Ⅱ型能带对齐方式，两个莫尔势能的协同作用使得界面上的莫尔激子局域化增强，表现为多个尖锐的发射线。

扭角WSe2/WS2/WSe2异质结三层结构具有两种Ⅱ型能带对齐方式，两个莫尔势能的协同作用使得界面上的莫尔激子局域化增强，表现为多个尖锐的发射线。

“低维物理与量子器件”是物理与电子学院特色研究方向和“十四五”规划重点发展支持方向之一，该成果是刘艳平教授团队在低维物理与量子器件领域取得的又一代表性成果。据悉，此项研究工作得到了国家自然科学基金面上项目、湖南省自然科学基金杰出青年项目、湖南省重点研发项目、湖南省芙蓉学者特聘教授基金、中南大学创新驱动青年团队项目、中南大学高性能复杂制造国家重点实验室自主研究课题、澳大利亚ARC Discovery Projects、博士后面上项目等多方支持，并获得中南大学高性能计算公共平台在材料结构计算等方面提供的有力支持。

（一审：张旭 二审：韩艳 三审：李殷）