通讯作者：许晓栋、David H. Cobden、Neil r. Wilson
通讯单位：华盛顿大学、华威大学
二维材料因其载流子迁移和热量扩散都被限制在二维平面内，使得这种材料展现出许多奇特的性质。其带隙可调的特性在场效应管、光电器件、热电器件等领域应用广泛。因此在该类场效应晶体管中能够直接观测其电子状态，例如，局部电势的变化，费米能级和能带结构等可以促进我们对其物理特性的理解。
近日，华威大学的Neil r. Wilson和华盛顿大学的David H. Cobden、许晓栋采用微米级角分辨光电子能谱（microARPES）实现了对二维范德华异质结器件电子状态的直接观测。
研究表明，在双端石墨烯器件中施加栅极电压时，材料费米能级移动并越过狄拉克点，而能带色散关系不发生改变。在二维半导体器件中，可观察到导带边出现电子积累，表明在导带边缘有能量和动量的积聚。随着静电掺杂的增加，单层二硒化钨（WSe2）器件的带隙减小至几百毫电子伏特，接近于激子的能量。
本文通过在单个器件上通过光学和microARPES测试手段实现对二维材料的电子状态的直接观测，从而可以对栅极控制的电子和光学特性之间的相关性进行系统的研究。
该成果以“Visualizing electrostatic gating effects in two-dimensional heterostructures ”为题于发表于国际期刊Nature上。
图3 单层WSe2的静电门控效应
Visualizing electrostatic gating effects in two-dimensional heterostructures
(Nature，2019，DOI: 10.1038/s41586-019-1402-1)
https://doi.org/10.1038/s41586-019-1402-1
