新加坡国立大学 图中显示(a)六角氮化硼(h-BN)上二硫化钽(TaS2)薄片锯齿形边缘的扫描透射电子显微镜测量，预测的几何结构通过密度泛函理论(DFT)计算计算
在氢氮化硼衬底上外延生长的2H-二氧化钽(三角形)的大面积放大原子力显微镜图像
比例尺为1纳米
信用:ACS Nano 新加坡国立大学的研究人员已经证明，氢相二硫化钽双层中的电荷密度波(CDW)相在室温下可以通过与六方氮化硼(氢氮化硼)衬底的界面相互作用而稳定
量子力学告诉我们，所有粒子都表现为波
对于质量很小的粒子，如电子，粒子的波动性质特别明显
在一些低维材料中，电子在晶格中形成相干的周期性波，导致原子晶格中类似波的扭曲，称为CDW相
CDW相可以表现出新的现象，并且具有不同于通常相的电导率，这可能导致器件应用的新进展
然而，CDW相通常存在于非常低的温度下
提高CDW相变温度的努力，被称为TCDW，集中在界面应变和电荷掺杂剂的影响
然而，这种修改对TCDW的影响并不显著，因为这种修改使CDW阶段稳定的程度在本质上是有限的
在这项研究中，新加坡国立大学化学系陆建平教授的团队观察到，当氢相二氧化硅双层外延生长在氢氮化硼衬底上时，室温下存在CDW相
同样的CDW相存在于块状二氧化硅(没有氢氮化硼衬底)中，只存在于更低的温度，低于77 K
利用量子力学计算，来自新加坡国立大学物理系的奎克·苏樱教授的团队发现，TCDW的增加主要是由于二氧化钽和氮化硼基底之间的界面相互作用，以及在较小程度上的界面应变
扫描透射电子显微镜和拉曼测量提供了室温3 × 3 CDW相的证据
TaS2与氢氮化硼形成莫尔超晶格
在CDW结构中，硫原子的晶格排列不再彼此等距，而是可以分为两组
一个基团具有彼此排列得更远的硫原子(+)，而另一个基团具有彼此排列得更近的硫原子(-)
对该超晶格中18种不同堆积构型的密度泛函理论计算表明，钽和硫原子总是以这样的方式排列，即(+)基团以下面的氮原子为中心，而(-)基团以下面的硼原子为中心
这个观察可以从S原子在TaS2中带有轻微负电荷这一事实来理解
它们被带负电荷的氮原子排斥，被带正电荷的硼原子吸引
因此，氢氮化硼基底中的硼和氮原子引起的莫尔静电调制有利于双层(或单层)钽酸盐中的CDW原子结构
实验观察证实了这种稳定CDW相的新机制——随机取向在氢氮化硼基底上的二氧化钽不具有室温CDW相
奎克教授说:“在文献中，二维材料异质结构中的莫尔相互作用导致了许多有趣的现象
这项工作表明，这种现象的全部范围仍有待完全揭示
我们可以利用这些界面莫尔相互作用来设计二维材料系统的量子相，这种控制程度使得原子级的薄材料如此迷人
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