在国家自然科学基金（批准号：12350403, 92565302, 12374045, 12350404）等资助下，上海交通大学李听昕研究组、刘晓雪研究组，联合香港科技大学雷世明研究组、复旦大学张远波研究组等合作者，在转角半导体莫尔超晶格研究中取得进展。研究团队以转角双层二碲化钼（MoTe₂）为研究对象，系统揭示了关联与拓扑量子物态随层间转角变化的演化规律，建立了涵盖分数拓扑态、对称性破缺态、轨道磁性及超导态的转角依赖量子相图，为理解半导体莫尔平带中丰富涌现量子物态的形成机制及其相互竞争关系提供了重要实验依据。相关研究成果以“Twist-angle-dependent quantum phase diagrams in moiré bilayer MoTe2”为题发表于《Nature》，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-11274-0。

　　转角双层二碲化钼和转角双层二硒化钨（WSe₂）是目前研究半导体莫尔量子物态的两类代表性材料体系。理论研究表明，两者均可形成具有非平庸拓扑性质的莫尔平带，但此前实验发现的量子物态存在明显差异：转角双层二碲化钼中已在较宽的转角范围内（约2°~4°）观测到整数和分数量子反常霍尔效应，而转角双层二硒化钨中则主要发现关联绝缘态及其附近的超导电性。这种差异引出了一些重要问题：层间转角如何调控不同关联与拓扑量子物态的形成及其相互竞争？不同量子态之间是否存在内在联系？

　　针对上述问题，研究团队基于高质量二碲化钼单晶，经过多轮器件制备与筛选，选取15个高质量转角双层二碲化钼器件，在3.79°~5.76°的转角范围内开展了系统的低温电学输运测量，并通过栅极调控载流子浓度和垂直位移电场，获得了不同转角下的量子相图。研究发现，随着层间转角增大，体系中的关联与拓扑量子物态呈现出清晰的演化趋势。在较小转角下，研究团队观测到莫尔空穴填充因子νₕ = 2/3、3/5和4/7处的分数量子反常霍尔态，其分数序列符合Jain序列；在νₕ = 1/2附近，实验输运特征与反常复合费米子液体相一致。随着转角增大，这些分数拓扑态逐渐受到抑制，并演化为νₕ = 1/2附近的对称性破缺陈绝缘体。在整数填充νₕ = 1处，研究团队进一步揭示了整数量子反常霍尔态向拓扑平庸关联绝缘态的演化，其中整数量子反常霍尔态及其对应的自发铁磁性随转角增大逐渐受到抑制，而关联绝缘态仍然存在。值得注意的是，在转角约为5.6°及以上的器件中，研究团队还在关联绝缘态附近观测到了超导电性，其相图特征与此前转角双层二硒化钨中的超导现象具有一定相似性。

　　该研究通过系统调节层间转角，建立了涵盖分数拓扑态、对称性破缺态、轨道磁性与超导态的实验量子相图，揭示了不同关联与拓扑量子物态之间的演化规律及其相互竞争关系。研究结果为理解莫尔平带中电子关联、能带拓扑与超导电性之间的联系，以及进一步探索半导体莫尔体系中丰富涌现量子物态的形成机制提供了新的实验依据。

图 实验揭示的转角双层二碲化钼体系中关联与拓扑量子物态随转角的演化。左图：莫尔空穴为分数填充ν_h=2/3时分数量子反常霍尔效应（FCI）和填充为ν_h=1/2时反常复合费米子液体（ACFL）随转角的演化；右图：整数填充ν_h = 1时的整数量子反常霍尔效应（QAH）、关联绝缘体和超导态（SC）随转角的演化