王云坤，李耀龙，高宇南,2

（1. 北京大学 物理学院 人工微结构和介观物理国家重点实验室，北京 100871；2. 北京大学 纳光电子前沿科学中心，北京 100871）

1 引 言

2004 年，Andre Geim 等人首次制备出了单原子层碳材料石墨烯[1]，开启了二维材料的时代，被授予2010 年的诺贝尔物理学奖。发展到今天，二维材料已经成为一个重要的研究领域，人们已经制备出了500 多种二维材料[2]。根据理论预测，有超过1 825 种材料可以通过解理得到单层结构[3]，这其中许多仍有待合成和研究。

二维过渡金属硫族化合物（Transition Metal Dichalcogenides, TMDCs）是近10 年来研究的热点，在基础物理和光电领域都引起了人们极大的兴趣[4-11]。单层TMDCs 为三明治结构，中间的过渡金属原子（M=Mo, W 等）与上下两层硫族原子（X=S, Se, Te 等）之间以共价键相连，构成厚度约为0.7nm 的MX2型化合物，多层TMDCs 之间通过较弱的范德华力堆垛。常见的2H 相单层TMDCs 是一种1～2eV 左右直接带隙的半导体材料。随着层数的增加，TMDCs 会转变为间接带隙，且带隙逐渐减小[12-16]。二维TMDCs 表现出许多新奇物理特性：如高达数百meV 的激子结合能决定了其由激子主导的光学性质[6,9,17]，存在带电激子（三子）[18-20]、双激子[21,22]、带电激子-激子[23]复合物等多体相互作用；由于中心反演对称性破缺，产生了较大的二阶非线性极化率[24-26]，是良好的二维非线性材料；动量空间中不等价的K 和K’点使得它们表现出可观测和可操控的能谷自由度[27-29]，成为研究能谷电子学的理想平台；将不同的TMDCs 进行堆叠可形成范德华异质结，层间激子的跃迁拓展了光谱范围[30-31]，还出现了摩尔激子等新的调控手段[32-34]。……