晶格对称性是电介质材料最重要的内秉性质之一，然而晶格对称性在电介质材料和异质结器件的广泛应用中却常常被忽略。近日，南京大学现代工程与应用科学学院袁洪涛教授团队与合作者们，寻找到一种各向异性的电介质材料并提出将晶格对称性匹配作为一种调控电介质/半导体异质结界面对称性破缺和界面物理性质的方法。通过堆叠具有不同旋转对称性的电介质和半导体材料，使得界面处的对称性与各材料系统的本征晶格对称性不同，在原本各向同性的单层半导体中实现了巨大各向异性的光学响应和电学输运性质。本研究首次提出了“各向异性电介质”的概念，并将电介质的晶格对称性作为一种全新的调控自由度引入了电介质/半导体异质界面，为拓展新型半导体器件功能性质提供了一种全新的技术路线。

电介质材料是凝聚态物理和先进电子器件应用中的核心材料之一。随着现代电子学的迅猛发展和传统半导体器件微型化接近物理极限，基于二维半导体材料的场效应晶体管以其独特的优势开始成为半导体材料和电子器件研究领域的重点研究方向。特别是当二维半导体材料的物理尺度达到单原子层，材料的电子态对外界环境的变化变得非常敏感，极易受到周围物理和化学环境的影响，此时栅极电介质材料和单原子层半导体形成的电介质/半导体异质界面上的晶格对称性和周期势对于半导体器件的性能将产生显著影响。在过去的研究中，尽管各种高性能的电介质材料通过场效应已被广泛用于控制电介质/半导体界面的电子态，然而电介质的晶格对称性却从未被视为调节这些电介质/半导体异质界面电子态的自由度。这主要是由于现实中的大多数电介质都具有各向同性的面内晶格结构或无定形形式，导致电介质/半导体界面很难出现界面晶格对称性破缺和相应电子态的调制。例如，常见的h-BN电介质和半导体材料（过渡金属二卤化物，TMDCs）都具有三重旋转对称性（C3），在他们的界面上不会出现旋转对称性降低的情况。有趣的是，不具有C3旋转对称性的各向异性介电材料（例如，具有C2旋转对称性）原则上可以通过在电介质/半导体异质界面上形成各向异性的莫尔周期势来打破单层半导体的C3旋转对称性，从而在保留电介质材料自身门控（gate control）能力的同时，使异质界面产生各向异性的光学响应和电子输运性质。因此，在理论上，研究者发现基于各向异性电介质人为构建对称性破缺的电介质/半导体异质界面可以产生独特的莫尔周期势，它能够显著调节界面处半导体的物理性质，有助于拓展半导体器件的功能性质。然而，如何从实验上实现电介质/半导体异质界面的“对称性工程”调控，仍是极具挑战性的科学难题。

针对上述科学问题和技术挑战，在该研究工作中，作者们寻找到一种全新的各向异性电介质材料SiP2，通过构建低对称性的SiP2/MoS2电介质/半导体异质界面，实现了界面处各向同性半导体物理性质的对称性工程调控。其中，界面的对称性破缺引入了一种各向异性的莫尔势，使导带电子在不同方向上的行为发生显著改变，从而在界面处产生巨大各向异性的电学和光学响应。该研究工作所提出的各向异性电介质和电介质/半导体界面“对称性工程”调控的概念，为新型电子器件开发注入了新的调控自由度，也为人们将其它功能性质（如铁电性，铁磁性）作为调控手段引入电介质/半导体界面、拓展复杂器件的多功能性质提供了新的启示。

为了探究各向异性SiP2电介质的基本介电性能，作者们测量了具有双栅结构的MoS2场效应晶体管的转移特性。如图1所示，基于SiP2为顶栅的MoS2晶体管表现出低操作电压（