近日，华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室团队以转角六方氮化硼为模型体系，提出了一种多模式扫描探针显微镜表征策略，通过在探针上施加直流偏压补偿内建电场，实现了接近本征的莫尔畴结构及相对极化方向的可靠表征。该研究成果以“Intrinsic Moiré Domains of Twisted Boron Nitride”为题，于2026年11月6日在线发表在《Physical Review B》。华东师范大学为论文第一完成单位，马潇雨硕士研究生为论文第一作者，钟妮教授、关赵副研究员为论文通讯作者。  

莫尔超晶格是由二维晶体以小转角或晶格失配进行堆叠形成的长周期干涉结构，已成为研究超导、量子反常霍尔效应、非线性光学响应以及非常规铁电性等新奇物理现象的重要平台。与传统由离子位移引起的铁电性不同，莫尔铁电极化主要来源于层间电荷重新分布及相应的轨道畸变，范德华层间的相对滑移会产生周期性排列的铁电畴。由于莫尔铁电极化强度较小，且畴结构容易受到测量条件影响，如何可靠识别其本征畴结构和极化方向，是莫尔铁电研究中的重要问题。  

本研究以t-BN为模型体系，建立了结合非接触式KPFM与接触式PFM的多模式扫描探针显微镜表征策略。通过对同一区域开展KPFM与PFM对比测量，揭示了接触式测量过程中内建电场对莫尔畴结构和极化响应的影响。进一步研究表明，在探针上施加适当的直流偏压可以有效补偿内建电场，使PFM成像中的畴结构恢复至接近本征状态，且相邻畴之间的相位差恢复至接近180°，从而实现对莫尔铁电畴结构和相对极化方向的可靠表征。

图文导读：  

图1：转角双层氮化硼中的莫尔超晶格  

图2：莫尔图案的扫描探针显微镜表征  

图 3：探针功函数对转角氮化硼畴结构的影响  

图4：探针直流偏压作用下转角氮化硼中莫尔畴结构的演化  

图5：补偿表征策略及不同厚度转角氮化硼样品中莫尔图案的相位演化  

本研究通过多模态扫描探针显微表征策略，揭示了探针与衬底功函数差产生的内建电场对PFM莫尔畴成像的影响，并利用直流偏压进行补偿，实现了接近本征的莫尔畴结构及相对极化方向的可靠表征。该工作为范德瓦尔斯体系中莫尔铁电畴的可靠表征与调控提供了实验依据。进一步结合KPFM、PFM以及扭转力显微镜等互补技术，有望实现莫尔体系中结构、电势和机电响应信息的关联表征。

论文合作者包括华东师范大学极化材料与器件教育部重点实验室段纯刚教授、向平华教授、陈斌斌研究员、王亚琼副研究员、魏鹿奇博士后、范文成博士后和孙伟豪博士研究生。研究工作获国家重点研发计划、国家自然科学基金的资助，并得到了上海类脑智能材料与器件研究中心和华东师范大学公共创新服务平台微纳加工中心的支持。