据 许文琪 报道，物理学组织网站 2018年11月5日讯，美国海军研究实验室（NRL）制备出由两种不同单层材料组成的双层结构，并观察到由这两层之间的相互作用形成的独特电子态。
过渡金属硫化物（TMD），例如无机化合物二硒化钼（MoSe2）和二硒化钨（WSe2），是类似于石墨烯的分层二维（2-D）材料。堆叠这些材料的单层可以制备新的异质结构，可以通过调整单层材料和堆叠顺序改变异质结构的性质。
该研究的主要人员、物理学家Aubrey
Hanbicki 博士说：“根据实验结果，我们开发了一个关于材料间相互作用的新模型。我们展示了层间的相互作用是如何影响异质结构的性质进而创建一个新的复合系统。”
该项目的首席研究员 Berend
T. Jonker 博士表示：“这种原子薄膜新材料可能会对用于海军和国防部的技术产生重大影响， 其中包括检测化学战剂、爆炸物和有毒工业化学品的传感器，以及单光子发射器、纳米激光器、光伏器件和光电探测器等。”
Hanbicki 解释说：“在单原子层中，许多过渡金属硫化物在光学上是有源半导体，具有很多新颖的性质。当用特定波长的光照射时，材料中的电子从价带激发到导带中，留下一个带正电的空穴，这个波长取决于材料的禁带宽度。带负电的电子和它对应的空穴相互吸引，形成一个电子-空穴对，叫做激子。很快，激子复合并发射出符合材料特征的光。”
通常，这种激子寿命非常短。但是可以通过选择两个不同的过渡金属硫化物单层形成的双层，控制激子寿命和发光波长。通过正确选择材料，电子和空穴可以存在于不同的层中。这些在空间上分离的粒子对可以形成层间激子（ILE）,复合时间更长。
相互作用和随后的复合高度依赖于电子和空穴的物理分离。TMD 层之间的界面接触必须得用心设计。美国海军研究实验室使用了几种先进的制造工艺，将单层二硒化钼薄膜精确堆叠到单层二硒化钨上。二硒化钼-二硒化钨叠层由超光滑的六方氮化硼层进一步封装，然后使用海军研究实验室科学家最近开发的新型扁平化技术进行“清洁”。
结果，即使在室温下，超洁净六方氮化硼/二硒化钼-二硒化钨/六方氮化硼叠层也显示出这种独特的层间激子。在低温下，层间激子发射谱分裂成两个峰。特别地，因为层间激子两个峰值具有几乎相等的强度，但极化相反，所以理论计算可以精确定位层间激子的起源。
Hanbicki 说：“这项工作代表了我们在理解异构结构中过渡金属硫化物相互作用方面的重大进展，并将为未来过渡金属硫化物异质结构器件的设计和实现提供帮助。”这些研究结果发表在 《ACS Nano》 杂志上。
