中國科學報

中國科學技術大學教授張增明、喬振華、秦維等人組成的聯合團隊自主研發了一種適用于極高壓力的范德華異質結量子輸運測量技術，并以石墨烯/六方氮化硼莫爾超晶格為平臺，驗證了通過壓力可大幅增強莫爾勢，首次觀測到理論預言的“三級能隙”。這一成果為利用壓力調控莫爾電子能帶、探索新奇關聯物態開辟了全新的研究范式。日前，相關成果在線發表于《物理評論快報》。

莫爾超晶格為構筑和調控關聯量子物態提供了理想平臺。傳統上，科學家主要通過改變轉角來調節莫爾周期性，但器件制備完成后轉角便固定下來，難以實現動態調控。靜水壓作為一種“潔凈”的原位調控手段，可以在不改變莫爾周期的情況下連續調節層間耦合，從而有效調控莫爾能帶結構。然而，此前的相關量子輸運研究受限于技術瓶頸，壓力通常無法超過3吉帕，遠未達到探索莫爾體系豐富物理現象所需的壓力區間。

為突破這一限制，研究團隊開發了創新的金剛石對頂砧高壓量子輸運測量技術，實現在9吉帕的極端壓力下對莫爾器件的高精度測量。該工作以精準轉角對齊的石墨烯/六方氮化硼異質結為研究對象。實驗發現，隨著壓力增大，器件的主能隙增大了近一倍，同時第一莫爾價帶的帶寬被顯著壓窄，表明壓力有效增強了莫爾勢。當壓力超過6.4吉帕時，研究人員首次在實驗上觀測到了一個在常壓下不存在的三級能隙。理論計算也完美復現了實驗結果，并揭示了該能隙的打開與壓力下增強的原子弛豫效應密切相關。

研究人員介紹，該技術有望被推廣到轉角雙層石墨烯、過渡金屬硫化物等其他莫爾體系中，從而在更廣闊的參數空間內探索和發現非常規超導、拓撲量子態等新奇的關聯與拓撲現象。（記者 王敏）

相關論文信息：

https://doi.org/10.1103/xs5j-hp3p

《中國科學報》 (2025-08-05 第1版 要聞)