原子級(jí)薄的范德瓦爾斯van der Waals (vdW) 薄膜，為量子異質(zhì)結(jié)構(gòu)的外延生長提供了新材料體系。然而，不同于三維塊晶體的遠(yuǎn)程外延生長，由于較弱的范德華vdW相互作用，跨原子層的二維材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)生長受到了限制。

美國 哈佛大學(xué)(Harvard University)Joon Young Park，Philip Kim等，在Nature Materials上發(fā)文，報(bào)道了基于原子級(jí)膜，范德瓦爾斯vdW層狀材料的雙面外延生長。

利用分子束外延技術(shù)，在原子級(jí)薄石墨烯或六方氮化硼的兩個(gè)襯底表面上，生長了范德瓦爾斯vdW拓?fù)浣^緣體Sb2Te3和Bi2Se3。還制造了同質(zhì)和異質(zhì)雙面范德瓦爾斯vdW拓?fù)浣^緣體隧道結(jié)，其中原子級(jí)薄的六方氮化硼充當(dāng)具有突變和外延界面的晶體動(dòng)量守恒隧穿勢壘。

在這些器件上，場角相關(guān)磁隧穿譜表明，在界面拓?fù)浔砻鎽B(tài)中，形成了無質(zhì)量狄拉克電子(螺旋朗道能級(jí)之間)隧穿的能量-動(dòng)量-自旋共振。

在原子級(jí)薄膜上，拓?fù)浣^緣體的雙面范德華外延生長

圖1: 拓?fù)浣^緣體topological insulator，TI/hBN (石墨烯)/TI垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)的雙面范德瓦爾斯van der Waals，vdW外延生長。

圖2: 拓?fù)浣^緣體TI/hBN (石墨烯)/TI雙面vdW外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性。

圖3: 零磁場時(shí)，Bi2Se3/hBN/Sb2Te3異質(zhì)結(jié)的隧穿譜。

圖4: Bi2Se3/2單層monolayers(ML) hBN/Sb2Te3器件取決于磁場的隧道電導(dǎo)。