跨越原子薄膜实现拓扑绝缘体的双面范德华外延：解锁量子异质结构新突破

原子级薄的范德华（vdW）薄膜为量子异质结构外延生长提供平台，但二维材料异质结构跨原子层生长受限。研究人员开展 vdW 层状材料双面外延研究，在石墨烯或六方氮化硼表面生长 vdW 拓扑绝缘体，成果有助于揭示无质量狄拉克电子的隧穿特性。

　　原子级薄的范德华（vdW）薄膜为量子异质结构的外延生长提供了材料平台。然而，与三维体晶体的远程外延生长不同，由于范德华相互作用较弱，二维材料异质结构跨原子层的生长受到了限制。在这里，研究人员报告了通过原子薄膜进行范德华层状材料的双面外延。研究人员利用分子束外延法，在原子级薄的石墨烯或六方氮化硼（h-BN）的两个表面上生长范德华拓扑绝缘体 Sb₂Te₃和 Bi₂Se₃，这两种材料作为悬浮的二维范德华衬底层。研究人员制备了同质和异质双面范德华拓扑绝缘体隧道结，原子级薄的六方氮化硼作为具有陡峭且外延界面、能保持晶体动量守恒的隧穿势垒。通过对这些器件进行场角相关的磁隧穿光谱测量，研究人员揭示了在界面处拓扑表面态中形成的螺旋朗道能级之间隧穿的无质量狄拉克电子的能量 - 动量 - 自旋共振。