過渡金屬二硫化物（TMD）是一類具有類似石墨烯結(jié)構(gòu)的二維材料，通過不同TMD的單層堆疊可形成新的異質(zhì)結(jié)構(gòu)，且通過改變TMD的種類以及堆疊方式可調(diào)整異質(zhì)結(jié)構(gòu)的性質(zhì)。許多單層TMD是具有光學活性的半導體，采用特定波長的光照射后，電子從價帶激發(fā)到導帶，留下帶正電的空穴。帶負電的電子與帶正電的空穴之間通過庫倫作用束縛在一起形成激子，很快電子和空穴重新組合并發(fā)出具有特征波長的光。激子的存在時間一般較短，但通過選擇不同的單層TMD，可使電子和空穴處于不同單層，這種空間分離可形成層間激子（ILE），實現(xiàn)激子的存在時間的延長以及發(fā)射光的波長的改變。研究人員通過先進工藝將單層MoSe2與單層WSe2按一定方式準確堆疊，并用六方氮化硼進行封裝，隨后采用NRL最新開發(fā)的扁平化技術(shù)進行處理，最終制備出MoSe2-WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)。研究結(jié)果顯示：室溫下MoSe2-WSe2異質(zhì)結(jié)構(gòu)中觀察到了ILE；低溫下，躍遷和自旋軌道耦合導致ILE可發(fā)射兩種不同的光。

這項研究促進了對TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)相互作用的理解，并為未來TMD異質(zhì)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用提供了理論基礎(chǔ)，將推動海軍和國防部在化學傳感器、納米激光器、光電探測器等新型光電器件領(lǐng)域的發(fā)展。