强强联合，构筑异维超晶格，突破传统物质结构认知!

一、【导读】

超晶格由于其独特的电子、光学和磁性而引起了人们的广泛关注。一般而言，传统超晶格是在具有相同维度的材料之间形成的（例如三维(3D)-3D、二维(2D)-2D和一维(1D)-1D超晶格）。近期2D材料的突破丰富了超晶格家族，包括范德华异质结构、莫尔周期图案和随机插层化合物。此外，还报道了嵌层化合物，包括铌基和钒基超晶格以及本征二维超晶格MnBi₂Te₄。这些超晶格具有量子自旋电子器件应用所需的潜在超导性和铁磁性。然而，这些超晶格大多是通过外延生长获得的，或者通过不同的方法堆叠2D材料来组装。此外，就结构和尺寸而言，所报道的超晶格是3D-3D、2D-2D和1D-1D超晶格。在本征2D（或3D）材料和1D材料之间形成的本征异维超晶格的实现仍然是一个很大的挑战。

二、【成果掠影】

近日，北京理工大学周家东教授（一作兼通讯）、姚裕贵教授、北京大学吴孝松教授、新加坡南洋理工大学Kazu Suenaga教授、刘政教授等人联合，通过化学气相沉积直接沉积，报道了一种由二维二硫化钒（VS₂）和一维硫化钒（VS）链阵列的交替层组成的本征异维超晶格。这种独特的超晶格具有非常规的1T堆叠，通过SEM鉴定其具有单斜晶胞VS₂/VS层。当磁场在平面上时，通常霍尔效应会消失，然而在异维超晶格中观察到一个意想不到的霍尔效应，其持续时间可达380开尔文。理论计算将其归因于与一维VS链相关的面内磁场引起的面外Berry曲率引起的非常规异常霍尔效应。本研究工作拓展了对传统超晶格的理解，并将促进更非凡超结构的合成。该论文以题为“Heterodimensional superlattice with in-plane anomalous Hall effect”发表在知名期刊Nature上，北京理工大学为第一单位。

三、【数据概览】

图一、VS₂-VS超晶格的生长过程及其光学图像

图二、VS₂-VS超晶格的原子结构

图三、VS₂-VS超晶格的详细分析

图四、VS₂-VS超晶格的传输测量

四、【成果启示】

综上所述，研究人员使用CVD方法合成了垂直堆叠的VS₂-VS超晶格。STEM和横截面TEM结果清楚地揭示了VS₂-VS超晶格的原子结构，这在钒基材料中尚未获得。在超晶格中首次观察到室温下的面内反常霍尔效应（AHE）。磁场角依赖性揭示了由1D-VS链导致的意外的面内各向异性。本研究结果为合成超晶格和揭示新的物理性质开辟了一条途径。

文献链接：Heterodimensional superlattice with in-plane anomalous Hall effect(Nature2022,609, 46-51)

本文由大兵哥供稿。

投稿以及内容合作可加编辑微信：cailiaokefu