近日，我院林楷强教授团队在二维半导体范德华量子阱的研究中取得重要进展。团队首次利用电子拉曼散射技术，在可见光波段实现了对原子级厚度范德华量子阱内电子能级跃迁的清晰观测与精准电学调控，为下一代超薄、可调谐红外光电器件的研发开辟了新路径。相关成果以“Electrical Control of Intersubband Transitions in Few-Layer WSe2 Multivalley Quantum Wells Probed by Electronic Raman Scattering”为题发表于 ACS Nano（2026, 20, 4018–4026），论文 DOI：10.1021/acsnano.5c08378。
在半导体量子阱中，电子在不同子带（sub-band）间的跃迁是红外发光与探测的核心。近年来，层状范德华半导体因其天然的原子级界面与面外限域特征，为构建“原子级厚度”的量子阱提供了新平台。然而，由于缺乏直接观测这类仅有数个原子层厚度的量子阱内部电子跃迁的光谱方法，限制了该领域的发展。
针对这一问题，林楷强教授团队以少层 WSe2构筑双栅器件，实现对面外电场与载流子浓度的独立调控，并引入可见光波段的电子拉曼散射（electronic Raman scattering）作为探测手段。该方法成功地发现了只有在施加面外电场时被激活的子带间跃迁，从而在受控静电掺杂条件下，同时解析出来自不同布里渊区谷（如价带Γ、K谷与导带K、Q 谷）的跃迁特征，展现出谷选择与窄线宽的高分辨谱学优势。
研究发现，该体系中的子带间跃迁表现出高度的电学可调性。通过调节电场，跃迁能量可实现超过100 meV的大范围调谐。研究结合第一性原理计算，对不同层数与能谷的跃迁进行了精确指认。此外，通过对比天然堆垛与人工扭转的WSe₂样品，团队揭示了扭转角度可作为调控子带间跃迁的一个全新自由度，并成功提取了量子限域斯塔克效应中的关键物理参数。
这项工作为在在可见光条件下开展范德华量子阱子带谱学研究提供了通用路径，为发展电场可调谐窄带红外探测器、原子级紧凑光谱仪等器件奠定了坚实的基础。该研究工作由林楷强教授团队联合德国雷根斯堡大学、美国华盛顿大学、中央佛罗里达大学及日本NIMS等单位共同完成。林楷强教授为论文的末位通讯作者。我院博士生陆瑶、包予涵等参与该项研究。该工作得到国家自然科学基金（22473094）、厦门市自然科学基金（3502Z202473006）、中央高校基本科研业务费（20720230009）、中德科学中心交流项目（M-0153）、德国科学基金会（DFG）相关项目，以及日本 JSPS、JST-CREST 与 WPI 等项目支持。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.5c08378
