眾所周知，高質量層狀垂直異質結的制備，通常需要利用超高真空分子束外延生長等手段。然而，此類制備方法對外延材料的基底晶格匹配等要求較高。范徳華堆垛方法是近年來興起的凝聚態(tài)物理研究前沿之一，其利用層狀材料的范徳華結合力，將不同的二維、準二維材料人工堆垛成為任意異質結構，可以大大降低受基底材料的局限。該方法一經(jīng)發(fā)明，立刻在凝聚態(tài)物理領域引發(fā)了全球范圍的研究熱潮。目前，該體系已經(jīng)在介觀尺度下實現(xiàn)了由超高質量界面引起的整數(shù)與分數(shù)量子霍爾效應、電子光學等新奇物理特性。

    金屬所磁性材料與磁學研究部研究人員發(fā)明了倒置范徳華堆垛的新方法（圖2）。解決了傳統(tǒng)范徳華垂直異質結構難以獲得高質量超薄頂層的結構性難題，目前已申請中國專利一項。基于上述倒置轉印范徳華堆垛的制備方法，金屬所研究人員以少數(shù)層二硫化鉬（MoS₂）為研究體系，利用超?。ㄉ贁?shù)原子層）的六方氮化硼（h-BN）作為范德瓦爾斯異質結的隧穿層，系統(tǒng)開展了隧穿晶體管器件研究。研究表明，通過在金屬（Au）和半導體（MoS₂）界面之間引入隧穿h-BN，可有效降低界面處的肖脫基勢壘，從而實現(xiàn)通過局域石墨背柵的對通道MoS₂費米能級的精確靜電調控（圖3）。

    該項研究工作由沈陽材料科學國家（聯(lián)合）實驗室磁學與磁性材料研究部張志東研究員與韓拯研究員主持，國內外多家科研單位共同合作完成。金屬所先進炭材料研究部孫東明研究員在微納器件制備方面提供支持，半導體所姜向偉研究員小組進行了第一性原理計算模擬，北京大學量子中心陳劍豪教授小組提供了電子束曝光（EBL）加工支持，太原理工大學郭俊杰教授研究組進行了聚焦離子束（FIB）制備與透射電鏡(TEM）表征，法國奈爾研究所Vincent Bouchiat教授小組提供了變頻探針測試支持，長沙理工大學賈傳坤教授參與了電學測量與分析工作。金屬所博士研究生李小茜為論文的第一作者，半導體所范志強博士為第二作者（第一理論計算作者）。金屬所韓拯研究員、孫東明研究員、半導體所姜向偉研究員為本文的共同通訊作者。