發表在最近《自然-物理學》上的一篇重要研究論文中，一個由中國、美國、日本物理學家組成的科學家團隊，在由二維材料形成的新型莫爾超晶格中發現了一種新的電子態，這一發現可以進一步幫助認知二維電子之間的相互作用，以設計新的電子設備。論文題為：“異質結莫爾超晶格中的激子絕緣體”：

該論文研究團隊由來自中國電子科技大學、加州大學河濱分校、紐約倫斯勒理工學院、德克薩斯大學達拉斯分校、亞利桑那州立大學；佛羅里達州塔拉哈西國家高磁場實驗室、日本筑波國立材料科學研究所的物理學家組成。

在傳統的半導體中，電由帶負電的電子（n 型）或帶正電的空穴（p 型）攜帶，後者是電子空位。這兩種類型的電荷載流子很少以相同的結構共存，因為它們的能量非常不同。這項新研究通過設計二維半導體的莫爾超晶格，成功實現了電子和空穴的共存。這種新的電荷載流子配置能夠探索傳統半導體材料無法實現的新型器件功能。如下圖所示位於不同層中的電子和空穴相互強烈相互作用。

莫爾超晶格是兩層或多層類似材料堆疊在一起的結構，形成干涉圖案，通常在具有重複圖案的一個物體放置在具有相似圖案的另一個物體上時出現。 此前，研究人員在獲得電子佔據兩個單層半導體（二硫化鎢和二硒化鎢）的莫爾超晶格時發現了電絕緣狀態。

在這項新研究中，研究人員在莫爾超晶格中添加了額外的二硒化鎢層。這個添加的層不會形成莫爾圖案，因此與原始的二硒化鎢層不同，允許研究人員控制兩個具有不同特性的二硒化鎢層中的電子分佈。

該研究論文通訊作者之一，最近獲得美國國家科學基金會職業獎的、加州大學河濱分校物理學和天文學副教授、崔永濤（Yongtao Cui）表示說，“有趣的是，我們發現具有這種分佈的電子可以被視為一層承載電子，而另一層承載電子空位或空穴，這些電子和空穴仍然可以相互強烈相互作用，並以有序的方式組織起來形成一種絕緣狀態，不同於我們在早期研究中報告的所有電子都在一層中的絕緣狀態，”“我們的新工作為設計電子相互作用和探索二維材料中的新器件功能提供了一個新平臺。”

在本週早些時候發表在《自然通訊》上的另一篇論文中，該研究團隊研究了相同的器件結構，但在相反電子分佈的情況下，即所有電子都被推入多個二硒化鎢層中的一層。

崔說，“這種情況很像我們之前的研究，”“我們發現添加的層，沒有任何電子佔據，仍然可以影響相鄰佔據層中電子之間的相互作用，提供一種新的旋鈕來調整之前發現的絕緣狀態。”