【1】研究背景

以1T’相二硫化铼(1T’-ReS₂)为代表的铼系二维半导体，具有独特的面内各向异性光学与电学特性以及优良的环境稳定性，在偏振光电探测器件等领域具有潜在应用价值。1T’-ReS₂属于三斜晶系，拥有两个面内晶体取向(a轴和b轴)和一个垂直晶体取向(c轴)。其中，b轴沿铼链方向，而c轴具有两个相反的极性状态。研究表明，1T’-ReS₂的光学性质与其面内/外晶轴取向密切相关。目前的光学方法中，仅有偏振拉曼测量可同时判定面内和面外晶轴取向，但是偏振拉曼测量前需谨慎选择激发光源。此外，基于1T’-ReS₂的光学各向异性行为调控已有一些手段可实现，包括应变工程、离子轰击和电子掺杂等。但是，这些方法会引起二维材料的不可逆晶格缺陷，如何实现非破坏性光学各向异性调制尚未探索。因此，如何更有效通过简易光学手段识别1T’-ReS₂晶轴取向，以及如何非破坏性调控其光学各向异性行为，对于未来基于各向异性范德华材料的偏振可编程光子学和光电子器件的发展具有重要意义。

【2】研究工作简介

本研究工作报道了一种改进的偏振光学成像方法，能够同时识别单层到几层1T’-ReS₂的面内和面外晶轴方向，同时提出了一种通过扭曲堆叠来调节ReS₂光学各向异性的非破坏性方法。研究结果表明，通过平行偏振光学成像和近正交偏振光学成像分析，可以独立判定单层到少层1T’-ReS₂的面内(铼链)和面外(c轴)晶轴取向，该发现可以用线性电磁理论很好地模拟。此外，平行偏振成像可以辅助我们实现扭转角可控的双层1T’-ReS₂。基于此，我们通过扭转堆叠具有相同或相反c轴的双层ReS₂，实现了从高度光学各向异性特性到全各向同性光学行为的巨大调控。我们结合电磁理论和薄膜干涉理论很好地解释了该现象。这种独特的光学调控行为与层间耦合效应无关，显示出不同于其他扭曲光学现象如莫尔激子对层间耦合的需求。相关研究成果以“Precise Crystal Orientation Identification and Twist-Induced Giant Modulation of Optical Anisotropy in 1T'-ReS₂”为题，发表在《ACS Nano》期刊上。

【3】工作的亮点、新颖性和意义

1、提出一种改进的偏振光成像方法，能够同时识别单层至少层1T’-ReS₂面内和面外晶轴取向。其中，通过平行偏振光学成像分析可独立判定面内晶轴取向(铼链)；通过近正交偏振光学成像分析可独立判定面外晶轴取向(c轴)。

2、提出一种通过扭曲堆叠来调控双层1T’-ReS₂光学各向异性的非破坏性方法，可实现从高度光学各向异性到各向同性光学行为的巨大调控。这种独特的光学调控行为与层间耦合效应无关，并通过线性电磁理论很好地进行了解释。

【4】论文信息

作者：Fanyi Kong, Hu Wang, Yunhao Tong, Lei Zhang, Yifeng Zhang, Xue Han, Kun Liu, Jianxun Dai, Huolin Huang, Changsen Sun, Lujun Pan, Dawei Li

文章题目：Precise Crystal Orientation Identification and Twist-Induced Giant Modulation of Optical Anisotropy in 1T’-ReS₂

期刊名：ACS Nano

年份：2014

DOI号：doi.org/10.1021/acsnano.4c03620

全文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.4c03620

撰稿人：李大卫、孔繁艺