大面积高质量的单层过渡金属碲化物的合成及其超导特性

单原子或者少原子层特异性材料一直是凝聚态物理研究的热点，其中拓扑超导、量子自旋霍尔效应以及预言的马约拉纳费米子(Majorana Fermion)，均有望在这些材料体系中实现。

最近，过渡金属碲化物备受瞩目。其一，它们为层状材料，可以得到单原子层结构，比如MoTe₂和WTe₂；其二，大多数碲化物表现出的金属或半金属性让低温物理学家喜闻乐见；其三，其独特的物理性质如WTe₂的非饱和磁阻，MoTe₂的超导特性以及强自旋轨道耦合(spin-orbit coupling)，同时WTe₂和MoTe₂也被实验证明为外尔半金属等等。以往这些材料可以通过机械剥离得到,但效率较低、样品尺寸小，不利于开展进一步的研究。因此，寻找直接合成单层或少层过渡金属碲化物的方法无疑会对其研究和应用带来重要的意义。

最近，新加坡南洋理工大学刘政博士课题组博士生周家东成功地利用化学气相沉淀法（Chemical Vapor Deposition）直接合成了大面积单层与少层的WTe₂和MoTe₂。他们发现，利用钼盐与钨盐以及碲粉，不仅降低了金属化合物的熔点，还使反应更容易发生。这样合成出来的WTe₂和MoTe₂拥有与单晶剥离样品相媲美的质量。刘富才博士的输运测量表明： WTe₂具有非饱和磁阻效应，随着层数的降低，可以观察到向金属绝缘体的转变。

通过与日本AIST的Kasu Suenaga博士和林君浩博士合作，对CVD方法得到的WTe₂和MoTe₂进行透射电子显微镜表征，得到了清晰的原子级分辨的TEM照片，与她们的理论晶格结构完美匹配。

通过与中科院物理研究所崔琦实验室的吕力和刘广同博士合作，进一步发现MoTe₂具有超导性，其临界温度在0.5K左右。这是第一次发现CVD样品的超导特性，足以证明其高质量。

这些表征结果表明，此方法不仅能够简便高效的合成出大面积且高质量的单层或少层过渡金属碲化物，更为过渡金属碲化物的基础研究和应用开启了新的篇章。该成果作为封面文章近期发布于Advanced Materials 上。本报道由周家东与鲍书涵撰文，其他作者参与修改。

该论文作者为：Jiadong Zhou, Fucai Liu, Junhao Lin, Xiangwei Huang, Juan Xia, Bowei Zhang, Qingsheng Zeng, Hong Wang, Chao Zhu, Lin Niu, Xuewen Wang, Wei Fu, Peng Yu, Tay-Rong Chang,  Chuang-Han Hsu, Di Wu, Horng-Tay Jeng, Yizhong Huang, Hsin Lin, Zexiang Shen, Changli Yang, Li Lu, Kazu Suenaga, Wu Zhou, Sokrates T. Pantelides, Guangtong Liu, Zheng Liu

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Large-Area and High-Quality 2D Transition Metal Telluride

Adv. Mater., 2017, 29, 1603471, DOI: 10.1002/adma.201603471

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