過渡金屬二硫化物（TMD）是一類具有類似石墨烯結(jié)構(gòu)的二維材料，通過不同TMD的單層堆疊可形成新的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，且通過改變TMD的種類以及堆疊方式可調(diào)整異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。許多單層TMD是具有光學(xué)活性的半導(dǎo)體，采用特定波長的光照射后，電子從價(jià)帶激發(fā)到導(dǎo)帶，留下帶正電的空穴。帶負(fù)電的電子與帶正電的空穴之間通過庫倫作用束縛在一起形成激子，很快電子和空穴重新組合并發(fā)出具有特征波長的光。激子的存在時(shí)間一般較短，但通過選擇不同的單層TMD，可使電子和空穴處于不同單層，這種空間分離可形成層間激子（ILE），實(shí)現(xiàn)激子的存在時(shí)間的延長以及發(fā)射光的波長的改變。研究人員通過先進(jìn)工藝將單層MoSe2與單層WSe2按一定方式準(zhǔn)確堆疊，并用六方氮化硼進(jìn)行封裝，隨后采用NRL最新開發(fā)的扁平化技術(shù)進(jìn)行處理，最終制備出MoSe2-WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果顯示：室溫下MoSe2-WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)中觀察到了ILE；低溫下，躍遷和自旋軌道耦合導(dǎo)致ILE可發(fā)射兩種不同的光。

這項(xiàng)研究促進(jìn)了對(duì)TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)相互作用的理解，并為未來TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，將推動(dòng)海軍和國防部在化學(xué)傳感器、納米激光器、光電探測(cè)器等新型光電器件領(lǐng)域的發(fā)展。