金刚石与磨料磨具工程
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金刚石对顶砧高效压缩超薄钨钼复合材料

电子科技大学夏娟研究者利用可产生百万大气压的金刚石对顶砧(DAC)装置使只有原子级厚度的二硒化钨(WSe2)和二硒化钼(MoSe2)复合材料实现高效压缩。该研究成果已以《二硒化钨-二硒化钼双层异质结的层间强耦合及高压调控研究》为题发表在Nature Physics上。


金刚石压砧由一对金刚石对顶砧和密封垫组成。其中,两颗金刚石尖顶之间的极小垫片包裹着钻石。当两颗金刚石相向而行时,金刚石尖顶之间的空间会被急剧压缩,进而会给样品施加百万个的大气压。空间中除了样品,还会充满了硅油等液体传压介质。

人类日常生活的压强是 1 个大气压,海底一万米的压强大约是 1000 个大气压,而DAC装置就能轻松实现 个大气压的高压。由此可见,DAC装置拥有得天独厚的优势,是一个十分强大的实验手段。

研究者利用可产生百万大气压的DAC装置,让比千分之一蝉翼厚度还要薄的钨钼复合材料贴合得更加紧密。

总的来说,DAC高压技术能使二维材料体系的体积产生30%以上的变化,进而能使材料体系更好地调控。


另外,研究者还研究了WSe2-MoSe2异质结的层间激子发光、电子能带结构等物理特性随压强变化的响应。

研究表明,具有强层间耦合作用的WSe2-MoSe2异质结,可表现出极为优秀的光学、电学和光电特性,所以更适合应用于新型的光子器件、电子器件和光电器件上。

在获得层间强耦合二硒化钨-二硒化钼二维范德瓦尔斯异质结的基础上,利用其层间距离可被外界压强高效调控的特点,研究者采用DAC装置顺利实现了高压下微观结构和物理特性的原位调控。

在实验中,研究者还观察到了这类二维异质结的层间激子行为,在一万个大气压周围发生的明显变化。

尽管该工作属于基础型物理研究,但也具备一定应用价值。无论是在高压下开展基于新型敏感材料的物理特性研究,亦或是开发新型超高压传感器,都可以借鉴本次成果。