过渡金属硫族化合物存在丰富的相和结构，不同相和结构之间具有显著不同的物理特性，这些丰富的性质具有广阔的应用前景并受到广泛的关注。发现新的结构和物相并实现调控是探索其新奇物理性质的重要基础。最近，清华大学物理系周树云及合作者利用分子束外延技术，通过生长动力学的控制，成功实现单层二碲化钽(TaTe₂)薄膜1T相及体态所不具有的1H相的选择性生长，并结合对薄膜进行退火的方法，实现了1H-TaTe₂从√19×√19 到新的2×2重构相的转变，观察到新相中出现了原子畸变造成的能隙打开，研究工作以“Selective control of phases and electronic structures of monolayer TaTe₂”为题发表于Advanced Materials。

       过渡金属硫族化合物不同的相之间性质往往有很大差异，以钽的硫族化合物为例，1T相的TaS₂和TaSe₂存在√13×√13重构，而2H相则为3×3重构。这些重构导致了杂化的能隙，将能带劈裂成子带从而引起带宽的减小并引入了更强的关联效应，导致莫特绝缘体态及量子自旋液体态等丰富的物理性质。但对于同一家族的TaTe₂，体态只有稳定的1T’相，而且对该材料的研究较少，因此探索薄层TaTe₂薄膜各种可能的物相及新奇物理性质尤为重要。

图1：选择性生长单层1H及1T相TaTe₂薄膜以及不同超结构。

       周树云研究组及合作者利用分子束外延技术，通过生长动力学的控制，成功制备出1H相及1T相的单层TaTe₂薄膜(图1)。利用低能电子衍射和扫描隧道显微镜观察到两种相分别形成了√19×√19和4×1重构。通过角分辨光电子能谱实验测量，直接观测到两种相具有不同的电子能带结构，证实了单层1H和1T相TaTe₂的选择性生长。更有意思的是，通过进一步的退火处理，实现了将1H-TaTe₂从√19×√19重构转变到2×2重构(图1)，并通过低能电子衍射以及扫描隧道显微镜测量得到证实。相比退火前的1H-TaTe₂，2×2重构相的电子能带结构上出现了新的能隙打开，且变温实验证实其能隙和重构在室温下依然能够稳定存在。结合理论分析，他们指出这一新奇的2×2重构来源于石墨烯衬底对样品的电子掺杂，而能隙打开是由于原子三聚化的增强。这些研究结果不仅证实了TaTe₂中存在丰富的相和电子结构，还为分子束外延生长及退火实现物态调控提供了新思路

       清华大学物理系的周树云教授与北京航空航天大学司晨副教授为该论文的共同通讯作者，清华大学物理系博士生冯润发和北京航空航天大学博士生王威为该文章的共同第一作者。合作者还包括清华大学季帅华教授、于浦教授和徐勇教授。该研究工作主要受科技部国家重点研发计划和国家自然科学基金委重点项目的支持。

       文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.202302297