近日，虹口区科研领域捷报频传，中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室在低维光电材料领域取得多项突破性进展，相关成果陆续发表于《自然》《科学》《自然·材料》及《自然·通讯》等国际顶级学术期刊，标志着该区在原子级材料制造、低维超导及体光伏效应等前沿方向迈入国际领先行列。
在单晶金属电极制备领域，褚君浩院士团队联合复旦大学、湖南大学及新加坡国立大学等机构，创新提出“单晶金属薄膜原位分步蒸镀技术（Step-Eva）”。该技术通过热蒸发设备实现原子级低剂量沉积与间歇停顿的交替操作，有效降低成核密度并促进晶畴横向生长，最终在二维半导体表面形成大面积、长程有序的单晶金属薄膜。实验结果显示，基于铋、银、铟、金、钯等单晶金属接触的二维半导体器件，其费米能级钉扎效应显著减弱，N型和P型晶体管开关比均突破10¹⁰，接触电阻低至36 Ω·μm和145 Ω·μm，性能达到国际领先水平。相关成果于8月27日发表于《科学》杂志。
针对低维金属氧化物单晶薄膜的晶畴取向调控难题，张克难研究员团队联合美国麻省理工学院、香港科技大学及温州大学等机构，提出“范德华表面重构外延策略”。该策略突破传统外延对组分变化的敏感性，首次在钴、镍、铁、锰等系列金属氧化物中实现严格单一取向外延，并获得厘米级低维单晶薄膜。团队成功制备出居里温度达430 K的室温铁磁半导体Fe–CoO单晶薄膜，为新型自旋电子器件提供了关键材料基础。相关成果发表于《自然·材料》。
在超导材料领域，研究团队针对易氧化、大面积高质量制备等瓶颈，发现“封装外延”机制，成功实现面积超过1英寸、环境稳定的单层NbSe₂超导薄膜生长。该材料可在空气环境下直接完成器件加工，并观察到转变温度177 K的增强电荷密度波。结合自主开发的无氧化转移及超导边缘接触工艺，团队将该材料集成于超导电路，获得约0.7 nH/□的高动力学电感，为高动力学电感量子器件及超导量子电路的晶圆级单片集成提供了全新路径。相关成果发表于《自然》。
在体光伏效应研究方面，复旦大学、华东师范大学及中科院上海技物所联合团队设计出十字交叉型MoS₂/Ta₂NiSe₅范德华异质结，通过层间堆叠打破MoS₂中心反演对称性，仅在叠合区域产生巨体光伏响应。该结构通过正交器件几何独立解析层内与界面光生通道，成功分离竞争光物理过程。实验表明，MoS₂与Ta₂NiSe₅间的自发界面电荷转移构筑了强层间电子耦合，通过背栅与垂直电场协同调控，最优工况下实现零偏光电流密度247 A/cm²、体光伏系数0.99 V⁻¹。该极简异质结构为可重构自驱动光电探测器、宽带光电探测及纳米能量收集器件提供了通用开发范式。相关成果发表于《自然·通讯》。
上述系列成果的第一完成单位均为位于虹口区的中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室。研究得到国家自然科学基金卓越研究群体项目、国家重点研发计划、国家自然科学基金重点项目及中国科学院先导专项B类等支持。
从原子级单晶金属制造到室温铁磁半导体，从环境稳定超导薄膜到界面体光伏效应，虹口区科研力量通过系统性突破持续展现低维光电材料领域的创新活力。这些基础研究的积累与突破，将为新一代信息器件、量子技术及光电器件的发展注入强劲动能。
