这个领域4天内连续发表Science、NatureNano.和NatureElectronics

　　范德华异质结作为一种新型的结构，在光电器件领域展示出无限的魔力，在经历过2019年的狂欢之后，2020年刚刚开始，又开始展露实力。

　　2020年1月31日，东京大学首先在Science发力，报道了渴望已久的一维范德华异质结。2月3日，苏黎世联邦理工学院在Nature Nanotechnology发表论文，报道了基于波导集成型范德华异质结光电探测器；当天，华中科技大学也在Nature Electronics发表论文，报道了基于范德华异质结的场效应晶体管。

　　以下为简要介绍，希望对相关领域研究人员有所启发。

　　1. Science: 一维范德华力异质结构材料

　　东京大学Shigeo Maruyama和Rong Xian团队报道了一维（1D）范德华异质结构材料的实验合成，该异质结构居于不同原子层同轴地堆叠。研究证明，六方氮化硼（BN）和二硫化钼（MoS2）晶体在单壁碳纳米管（SWCNTs）上是以单晶层方式生长。对于SWCNTs，更容易合成克服应变效应的大直径纳米管。

　　研究人员还介绍了一个5 nm直径的异质结构纳米管，该结构由内部SWCNT，中间的三层BN纳米管和外部的MoS2纳米管组成。电子衍射证实异质结构中的所有壳都是单晶结构。这项工作表明，当前2D库中的所有材料都可以卷成1D对应结构，并且可以实现大量功能可设计的1D异质结构。

　　参考文献：

　　Rong Xiang et al. One-dimensionalvan der Waals heterostructures, Science, 2020, 367, 537-542.

　　DOI:10.1126/science.aaz2570.

　　https://science.sciencemag.org/content/367/6477/537

　　2. Nature Nano.：波导集成型范德华异质结光电探测器

　　由于具有独特的材料性质和强烈的物质-光相互作用，过渡金属硫族化合物（TMDCs）被广泛用于构建新型光电器件。其中，响应大且速度快的光电探测器具有广阔的应用领域，例如在标准通讯波段运行的高速率传输互连线。然而，TMDCs的本征载流子迁移率较小，成为发展高速传输装置的瓶颈。

　　有鉴于此，苏黎世联邦理工学院Lukas Novotny、Juerg Leuthold、Ping Ma等人提出了一种在硅光子平台上集成的基于垂直范德华异质结的高性能光电探测器，在通讯频段下高速高响应性工作。垂直的MoTe2-石墨烯异质结构使得TMDCs中的载流子渡越路径最短，并在中等偏压下（–3V）实现了高达24 GHz的带宽纪录值。通过施加更高偏压或采用更薄的MoTe2片，带宽能进一步增加到50 GHz。同时，该器件在1300 nm波长的入射光下实现了高达0.2AW–1的外响应值。该研究阐明了高性能光电探测器的性能权衡与设计方针。作者认为，将二维异质结与波导纳米光子器件结合是实现高性能光电器件（例如，光电探测器，发光器件，电光调制器）的有效平台。

　　参考文献：

　　Flöry,N., Ma, P., Salamin, Y. et al. Waveguide-integrated van der Waalsheterostructure photodetector at telecom wavelengths with high speed and highresponsivity. Nat. Nanotechnol. 2020，15, 118–124.

　　https://www.nature.com/articles/s41565-019-0602-z

　　3. Nature Electronics：基于范德华异质结的场效应晶体管

　　依赖于量子隧穿的半导体器件在逻辑，存储器和射频领域应用广泛。具有负差分电阻的隧穿器件通常遵循以下工作原理：隧穿电流直接影响驱动电流。有鉴于此，华中科技大学吴燕庆教授团队及其合作者报道了一种基于黑磷/ Al2O3 /黑磷范德华异质结构制成的隧穿场效应晶体管。

　　其中，隧穿电流相对于驱动电流为横向。通过静电效应，该隧穿电流会引起输出电流的急剧变化，从而实现可调节的负差分电阻，在室温下其峰谷比大于100。除此之外，所设计的器件还具有可开关特性，在较宽的温度范围内，其栅极电压相对于表面电势的相对变化是传统晶体管玻耳兹曼极限的十分之一。

　　参考文献：

　　Xiong Xiong et al. Atransverse tunnelling field-effect transistor made from a van der Waalsheterostructure. Nature Electronics 2020.

　　https://www.nature.com/articles/s41928-019-0364-5