低维光电材料因量子限域和界面效应展现出体材料所不具备的新奇物性与可调光电特性，在新一代信息器件中具有重要应用前景，但其可控制备与物性精准调控长期面临挑战。近日，红外科学与技术全国重点实验室张克难研究员联合美国麻省理工学院、香港科技大学、温州大学等研究团队，在低维金属氧化物单晶薄膜的普适制备和低维超导材料的环境稳定生长方面取得研究进展，相关成果分别发表于《自然·材料》（Nature Materials）和《自然》（Nature）。
针对低维金属氧化物单晶薄膜普适制备中长期存在的晶畴取向调控难题，研究团队提出范德华表面重构外延策略，首次在Co、Ni、Fe、Mn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。该策略突破了传统外延对组分变化的敏感性，兼容掺杂工程，为探索新奇物性提供了通用平台。基于此，团队成功获得迄今居里温度最高（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奠定材料基础。
针对低维超导材料易氧化、大面积高质量制备困难等瓶颈，研究团队发现了一种全新的“封装外延”机制，实现了面积超过1英寸、环境稳定的单层NbSe₂超导薄膜生长，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。结合自主发展的无氧化转移及超导边缘接触工艺，团队成功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新的材料与技术路径。
具有430 K居里转变温度的室温铁磁半导体
单层NbSe₂薄膜在超导量子电路的集成演示
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41563-026-02683-7
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10865-1
供稿：张克难
编辑：虞慧娴
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