В исследовании, проводившемся на базе Окриджской Национальной Лаборатории (ORNL), ученые синтезировали материал, состоящий из монослоев атомарной толщины двух полупроводников с несовпадающими кристаллическими решётками. Один из них, селенид галлия, это полупроводник p-типа, в другом, диселениде молибдена, преобладают носители отрицательного заряда, электроны.

Техника наложения слоев широко применяется сегодня в микроэлектронике, но обычно работает только для материалов с близким по строению кристаллическими решётками. При большом расхождении, связь между слоями получается непрочной, так как обеспечивается только слабыми силами Ван-дер-Ваальса.

Группа из ORNL впервые показала, что монослои двух разных типов халькогенидов металлов с сильно отличающимися постоянными решетки при выращивании методом Ван-дер-Ваальсовой эпитаксии способны образовывать идеально согласованную двухслойную гетероструктуру. Ученые выяснили, что несовпадающие слои самостоятельно формируют дальний атомный порядок, дающий характерные муаровые полосы при наблюдении под электронным микроскопом.

«Эти новые гетероструктуры из несоответствующих 2D-слоев открывают дорогу к новым строительным блокам для оптоэлектронных приложений, позволят изучать новые физические явления (интерфейсный магнетизм, сверхпроводимость, «бабочка Хофштадтера»), которые нельзя открыть в 2D-гетероструктурах с совпадающими решётками», — заявил Кай Сяо (Kai Xiao), главный автор статьи, опубликованной в Science Advances.

Ученые планируют продолжить изучение выравнивания в процессе роста и того, как состав материалов влияет на другие свойства, помимо фотоэлектрического отклика.