发现原子级薄铁电体的新特性！你知道“铁电体”吗？

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根据量子力学定律，电子表现为粒子或波。与水库的墙壁类似，“静电势墙”可以用来将电子限制在所需的空间区域，物理学家称之为“量子畜栏”。限制电子使物理学家可以和它们一起工作，就像“盒子里的粒子”在本科水平的量子力学中练习一样。但是含有电子的材料所产生的对称性也可以用来限制它们，而不需要使用大的势垒。事实上，在原子厚度的所谓“量子材料”中，电子动量可以变得非常特殊。
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! Q1 ~" c% A8 G/ }4 Y0 H以至于如果产生小电流，电子就拥有非常精确的动量。电子对动量的几种选择是如此的具体，以至于它们甚至被命名为“谷”。铁电性是内在电偶极矩产生的，在原子厚度较薄的材料中加入铁电，由于形成这种材料的原子对称性降低，谷的数量就会减少：在这里研究的材料中（SnTe(“碲化锡”)单层）这种铁电会使最近的原子水平位移，从而使可用谷的数量减少到只有两个。在与中国和德国实验小组合作进行的理论工作中：

• （博科园-图示）铁电单分子层上驻波的演示：(a)单分子层的实验图像，箭头表示本征偶极矩的方向，垂直深色特征是域墙。(b)驻波的实验和理论验证。(c)表示与观测到驻波有关的各区域动量失配图。图片：University of Arkansas
  

博士生布兰登·j·米勒(Brandon J. Miller)和物理学副教授萨尔瓦多·巴拉扎-洛佩斯(Salvador Barraza-Lopez)重新创建了图(a)中实验观察到的SnTe单层，以验证驻波的产生(b)。这些结果在很多方面都很重要，首先在二维材料中证明了铁电性与谷自由度之间的一种新耦合，这样铁电性就可以用来控制可用谷的数量。(基于谷自由度的电子器件，如基于这些铁电畴的存储器件，已经被其他科学家提出，但这里观察到的谷与铁电行为的耦合是全新的)。

7 u5 N. b6 A6 g1 o" u此外，对畴壁间距的了解，以及在给定偏压下显示建设性干扰的亮点的数量，使推断这些铁电体的电子结构成为可能，使实验技术首次对预测的电子结构进行已知的确认。二维准粒子驻波是由相干量子态的干涉产生，通常是由边缘散射、原子台阶或引起较大势垒的原子引起。驻波接近价带最大值(EV)，受新发现的铁电单分子层电中性畴壁的限制，如空间分辨扫描隧穿光谱所示，这些结果显示了极化调谐电子学在二维铁电体中的应用潜力。

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博科园｜研究/来自：阿肯色大学
+ V! i9 }: _) H& x: }  J参考期刊《物理评论快报》
DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.206402
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