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仪表网 研发快讯】近日，化工与化学学院于淼教授团队和仪器科学与工程学院孙晔教授联合在光致重构领域取得重要突破，首次实现了光诱导的层间原子迁移所引发的表面重构，深刻揭示了其转变机制，成功实现了半导体向金属的转变(PSMT)。研究成果以《光诱导层间原子迁移驱动铜硒化物/铜异质结构由半导体向金属态转变的表面重构》(Semiconductor-to-metal surface reconstruction in copper selenide/ copperheterostructures steered by photoinduced interlayer atom migration)为题，发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。该研究为新型光电探测器、高效催化剂及功能材料设计提供新思路，有望推动光场驱动材料调控技术在多领域的创新与应用。
表面重构作为调控材料化学和物理特性的关键途径，在催化、传感、表面工程及器件设计等领域具有广泛应用。相较传统方法，光致表面重构以其非接触性、高度可控性及可逆性等独特优势备受瞩目。该工作基于单晶铜Cu(111)表面外延生长的单层硒化亚铜体系，成功实现了紫外光诱导的PSMT。运用扫描隧道显微镜(STM)，团队证实紫外光照射促使单晶铜Cu(111)表面上的硒化亚铜单层发生显著重构，亚表层的铜原子迁移至表层，硒原子则全部转移至亚表层，从而在表面形成了有序的铜单原子层，并在亚表层生成了新的硒化亚铜单层。团队通过扫描隧道谱(STS)进一步分析证实了表面电子结构成功从半导体完成向金属态的转变，并通过密度泛函理论(DFT)计算结果揭示了光诱导电子激发在降低转变能垒中的关键作用，使激发态下的转变更易发生。此外，通过热激发，表面能够从单层金属铜完全恢复至初始的硒化亚铜单层。这种由硒化亚铜变为铜、再由铜变为硒化亚铜单层的双向转变过程可循环往复进行，表现出高可逆性。
光致单晶铜Cu(111)表面硒化亚铜向Cu转变及加热可逆重构的示意图
该研究首次证实光诱导层间原子迁移所触发的相变能在两种完全不同的材料间发生，打破了传统PSMT仅限于同一材料内部相态转换的界限，在原子尺度、实空间揭示了表面光致PSMT转变和机制，拓展了光致表面重构的研究范畴，进一步展现了动态调控表面电子结构的广阔前景。
于淼教授、孙晔教授为论文通讯作者。哈工大化工与化学学院博士研究生陈美玲、中国科学院半导体研究所刘文浩博士为论文共同第一作者。哈工大化工与化学学院丁鹏程、李卓、陈扬晗博士，昆明理工大学卢建臣教授，伦敦国王学院列夫·康托罗维奇教授，中国科学院半导体研究所博士研究生郭凤武，哈工大化工与化学学院博士研究生易伟参与相关研究工作。
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