2026年1月5日，Small在线发表了北京理工大学刘立巍教授，王业亮教授和苏州实验室丁峰研究员的研究论文，题目为《Islands Size-controlled Phase Transition in MBE-Grown Two-dimensional NbSe2》。
研究背景：NbSe2作为TMD家族的典型成员，相结构决定其核心性能——2H相是TMD中超导转变温度最高的伊辛超导体(潜在应用于量子超导器件)，1T相是关联型绝缘体(具有√13×√13电荷密度波CDW特性，可用于关联电子学研究)。分子束外延虽能通过调控衬底温度生长不同相，但对 “生长过程1T→2H的动态相变” 缺乏深入理解，且难以获得边界规整的大尺寸2H相岛(边界缺陷会严重影响超导、输运等性能)。
研究发现：在此研究中，团队通过扫描隧道显微镜(STM)直接观测到：在固定高衬底温度(550℃)下，SL NbSe2的相变完全由 “岛尺寸” 决定，而非传统认知的纯由衬底温度调控，具体经历三阶段生长：阶段1(成核期)：覆盖度低时，形成的均为1T相小岛；阶段2(合并期)：小岛逐渐生长、融合，当尺寸超过 “临界值” 后，自发转变为2H相；阶段3(大岛期)：覆盖度足够高时，所有岛均转变为边界平整的2H相大岛。值得注意的是：高温生长条件下，小岛拼接之后形成的大岛，在拼接处是无缝连接没有畴界，为大面积wafer的均匀生长提供了关键的有利条件。
统计分析进一步验证：1T相岛的比例随尺寸增大急剧下降，当岛尺寸达到一定阈值后，2H相成为绝对稳定相。通过密度泛函理论(DFT)计算，明确了相变的核心驱动力：形成能差异的尺寸依赖性：小尺寸时，1T相的边缘形成能更低，因此更稳定；当岛尺寸增大，边缘能占比下降，2H相的本体稳定性优势凸显，形成能差值反转(图 4a)异相界面的不稳定性：1T/2H横向同质结的能量势垒极低，会自发向纯2H相转变(以牺牲1T相为代价扩展H相区域，图 4b)，确保了大岛的相均一性。
科学意义：首次明确了SL NbSe2在MBE生长中“尺寸主导的相变机制”，为TMD相工程的基础理论带来了新的见解。得到的边界平整的大尺寸2H-NbSe2是高性能超导器件的理想材料；并可推广至MoS2、WS2等其它TMD材料，为设计具有特定相结构的二维功能材料提供了通用方法。
图1. 验证衬底温度与相的对应关系：室温下观测 550℃生长1T相有CDW，350℃生长2H相无CDW，为后续尺寸效应研究奠定 “相识别标准”。
图2. 展示相变三阶段：成核(1T) → 合并(1T→2H) → 大岛(2H)，通过统计曲线量化尺寸与相比例的关系。
图3. 揭示岛合并的相选择性：同相(T+T、H+H)合并稳定，异相合并不稳定且快速转变为2H相，解释了大岛相均一性的来源。
图4. 理论验证：形成能差值随尺寸的变化(尺寸越大，2H相越稳定)，及异相界面的低能垒相变，支撑 “尺寸效应” 机制。
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文献: Small, 2026; 0:e07950
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/smll.202507950
