近日，國家納米科學(xué)中心戴慶團隊和美國石溪大學(xué)教授劉夢昆等合作，利用近場光學(xué)技術(shù)克服了范德華晶體有限尺寸導(dǎo)致的表征困難，成功測量了氮化硼及二硫化鉬的介電張量，發(fā)展了新的晶體光學(xué)各向異性表征方法。

石墨烯、氮化硼、過渡金屬硫族化合物等新型二維材料都屬于范德華晶體，各自具有優(yōu)良的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)性質(zhì)，是構(gòu)筑功能可控范德華異質(zhì)結(jié)的基本單元，也是組成下一代高性能光電器件的基礎(chǔ)材料。范德華晶體具有層狀結(jié)構(gòu)，在層內(nèi)由較強的共價鍵相互作用結(jié)合，在層間由較弱的范德華力結(jié)合。這一層狀結(jié)構(gòu)決定了范德華晶體的各種物理性質(zhì)具有天然的各向異性，其中光學(xué)各向異性對于新型光電器件的設(shè)計和優(yōu)化至關(guān)重要。受制于目前制備高質(zhì)量范德華單晶尺寸問題，傳統(tǒng)的基于遠場光束反射的光學(xué)各向異性表征方法(如端面反射法、橢偏法)均難以準確測量范德華微晶體的光學(xué)各向異性。

戴慶團隊首先通過理論論證了在各向異性范德華納米片中存在尋常(TE)及非尋常波導(dǎo)(TM)模式，且這兩種模式的面內(nèi)波矢分別與范德華晶體的面內(nèi)及面外介電常數(shù)相關(guān)；隨后，利用散射型掃描近場光學(xué)顯微鏡(s-SNOM)在范德華納米片中激發(fā)TE、TM波導(dǎo)模式，并對其進行實空間近場光學(xué)成像；最后，通過對實空間近場光學(xué)圖像的傅里葉分析，求得所測范德華晶體的光學(xué)各向異性。以上方法克服了傳統(tǒng)表征手段對樣品尺寸的限制，能夠?qū)屋S及雙軸范德華晶體材料的光學(xué)各向異性進行精準地表征。通過對基底材料的優(yōu)化設(shè)計，該方法同樣適用于少層甚至單層范德華晶體光學(xué)各向異性的直接表征。

相關(guān)研究成果在線發(fā)表于《自然-通訊》，其表征方法已申請發(fā)明專利。該研究得到了國家自然科學(xué)基金、科技部重點研發(fā)計劃等項目的資助。