人们发现对原子层厚度的薄层半导体垂直方向电场能够调节半导体的电子能带结构，比如通过垂直方向电场，能够在本征能带为0的双层石墨烯中打开形成一定的能带。但是，目前人们无法通过相同的机理打开其他二维材料的能带，这是因为目前器件无法达到所需的电场强度。

有鉴于此，日内瓦大学Alberto F. Morpurgo等报道为了解决这个局限性，设计了一种双重离子门控晶体管器件（double ionic gated transistors），能够形成高达3 V nm^-1的电场强度。通过这种器件，能够实现连续性的抑制少层半导体过渡金属层状化合物WSe₂（双层-七层）的带隙，将半导体带隙的数值从1.6eV降低至0 eV。

本文要点：

（1）

通过对少层二维WSe₂的垂直方向施加较强的电场（接近3 V nm^-1），实现了对高达1.6 eV半导体能带进行淬灭。这项工作展示了控制二维半导体材料能带的一种好方法。

（2）

这种在二维半导体材料以可逆的方式施加强电场的性质对于未来的研究具有广阔的应用前景。因为目前相当多的理论计算研究结果预测，当对原子层厚度晶体加入与本实验强度类似的电场，能够显著的调节原子层厚度材料的电子性质。比如，TMD以及其他二维材料的拓扑结构转变、调节vdW材料以及vdW材料异质结的磁各向异性/磁激子的拓扑电荷/控制电子结构等。但是目前这些理论预测结果还没有引起学术界的研究兴趣，因为这种研究需要使用比目前实验中常用强度高一个数量级的电场强度。

这项研究解决了可控电场强度的问题，为实验探索大量未知的电子性质提供机会和可行。

参考文献

Domaretskiy, D., Philippi, M., Gibertini, M. et al. Quenching the bandgap of two-dimensional semiconductors with a perpendicular electric field. Nat. Nanotechnol. (2022)

DOI: 10.1038/s41565-022-01183-4

https://www.nature.com/articles/s41565-022-01183-4