二维（2D）范德华材料是一大类具有多种电子性质的材料，这种多样性能够互相结合组成具有新特性和潜在应用的异质结构。以前大部分研究都集中在用机械剥离层制造的异质结构上，这些层的横向尺寸为几微米见方，厚度不均匀，这在制造具有足够重现性的超晶格结构以实现所需的光子或电子色散提出了实质性的挑战。对于光子应用而言，二维材料的单分子层是不理想的，尽管有共振光学响应，由于厚度小于1 nm、与光的相互作用较弱。Mo、W、Re等半导体过渡金属二卤化物（TMDC）是范德华材料的一个子类，由于过渡金属与硫族元素的强面内键合，具有大而复杂的折射率。TMDC的低介电屏蔽和高度受限激子波函数导致激子结合能约为500？meV。为了设计TMDC与光的强相互作用，并保持其单层形式的关键优势，有必要在一维结构中构建具有单层重复单元的超材料或超晶格结构。

　　在美国陆军研究实验室等资助下，美国宾夕法尼亚州立大学、加州大学洛杉矶分校、空军研究实验室、布鲁克海文国家实验室和、戴顿大学和英国爱思强（AIXTRON）公司的研究人员合作，开发了一种制造高光发射原子级薄超晶格或半导体薄膜的新方法。研究人员制作了一个由钨和硫组成的五个原子厚的超晶格，可直接在晶片上生长，然后再溶解基板，使得晶格可以转移到任何所需的材料上。这种超晶格设计不仅非常薄、重量轻且具有成本效益，而且还可以发光，并且可以通过操纵超晶格的形状，从而间接控制其发出的光。

　　该研究从实验上实现了超材料或超晶格的统一吸收（near-unity absorption），同时保持单层TMDC的增强光致发光发射和光电特性。超晶格的规模为平方厘米，由金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的TMDC（MoS2和WS2）的重复单元以及堆叠在金背反射器上的绝缘间隔物（h-BN和Al2O3）组成（图1a）。当光以大于45°的入射角耦合到超晶格中时，超晶格中出现了强耦合激子极化。此外，通过改变超晶格及其单元的几何参数，可以观察到激子-极化子色散和耦合强度都是可调控的。这种组装过程既通用又简单，由于没有微加工限制，因此在材料选择方面具有极大的灵活性。因此，它可以被扩展，以允许几个不同的二维硫属化合物和间隔层的集成。由此产生的方法为电子、光电和光子应用开辟了一个人工设计、可扩展的范德华超晶格的广阔领域。

　　该研究成果发表在《Nature Nanotechnology》,2021,题目“Light–matter coupling in large-area van der Waals superlattices”。