原子級薄的范德瓦爾斯van der Waals (vdW) 薄膜，為量子異質(zhì)結(jié)構(gòu)的外延生長提供了新材料體系。然而，不同于三維塊晶體的遠程外延生長，由于較弱的范德華vdW相互作用，跨原子層的二維材料異質(zhì)結(jié)構(gòu)生長受到了限制。

美國 哈佛大學(xué)(Harvard University)Joon Young Park，Philip Kim等，在Nature Materials上發(fā)文，報道了基于原子級膜，范德瓦爾斯vdW層狀材料的雙面外延生長。

利用分子束外延技術(shù)，在原子級薄石墨烯或六方氮化硼的兩個襯底表面上，生長了范德瓦爾斯vdW拓撲絕緣體Sb2Te3和Bi2Se3。還制造了同質(zhì)和異質(zhì)雙面范德瓦爾斯vdW拓撲絕緣體隧道結(jié)，其中原子級薄的六方氮化硼充當具有突變和外延界面的晶體動量守恒隧穿勢壘。

在這些器件上，場角相關(guān)磁隧穿譜表明，在界面拓撲表面態(tài)中，形成了無質(zhì)量狄拉克電子(螺旋朗道能級之間)隧穿的能量-動量-自旋共振。

在原子級薄膜上，拓撲絕緣體的雙面范德華外延生長

圖1: 拓撲絕緣體topological insulator，TI/hBN (石墨烯)/TI垂直異質(zhì)結(jié)構(gòu)的雙面范德瓦爾斯van der Waals，vdW外延生長。

圖2: 拓撲絕緣體TI/hBN (石墨烯)/TI雙面vdW外延異質(zhì)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性。

圖3: 零磁場時，Bi2Se3/hBN/Sb2Te3異質(zhì)結(jié)的隧穿譜。

圖4: Bi2Se3/2單層monolayers(ML) hBN/Sb2Te3器件取決于磁場的隧道電導(dǎo)。