2D材料：CVD成長させた1H積層MoS₂ 2層における積層誘起の直接バンドギャップ

2層遷移金属ジカルコゲニドは、単層のものに比べて優れた電子特性（高いキャリア移動度や電気的に切り替え可能な極性など）を示し、次世代トランジスターやスライディング強誘電体デバイスの有望な候補に位置付けられている。しかし、これらの材料に固有の間接バンドギャップによって発光が著しく制限されるため、オプトエレクトロニクス系への一体化が妨げられている。今回我々は、2段階の化学気相成長（CVD）法によって得られた、1H積層の2層MoS₂を示す。このプロセスにより、2層間の結晶格子の整合が原子レベルで精密に実現された。この1H積層の2層構造は直接バンドギャップを示し、これは、角度分解光電子分光法と密度汎関数理論計算によって確認された。フォトルミネッセンス測定では、励起子発光の増強と、間接バンドギャップの特徴の欠如が示された。さらに、この2層構造は、共鳴励起と非共鳴励起の両方で、単層構造よりも強いバレー分極を示し、これは主に、上層におけるバレー間散乱の抑制に起因する。まとめるとこれらの結果は、1H積層MoS₂を、積層制御された量子材料のモデル系として確立するとともに、バレートロニクスやオプトエレクトロニクス分野への応用に向けたその可能性を浮き彫りにしている。

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