根據(jù)量子力學定律，電子表現(xiàn)為粒子或波。與水庫的墻壁類似，“靜電勢墻”可以用來將電子限制在所需的空間區(qū)域，物理學家稱之為“量子畜欄”。

限制電子使物理學家可以和它們一起工作，就像“盒子里的粒子”在本科水平的量子力學中練習一樣。但是含有電子的材料所產(chǎn)生的對稱性也可以用來限制它們，而不需要使用大的勢壘。事實上，在原子厚度的所謂“量子材料”中，電子動量可以變得非常特殊。

以至于如果產(chǎn)生小電流，電子就擁有非常精確的動量。電子對動量的幾種選擇是如此的具體，以至于它們甚至被命名為“谷”。鐵電性是內(nèi)在電偶極矩產(chǎn)生的，在原子厚度較薄的材料中加入鐵電，由于形成這種材料的原子對稱性降低，谷的數(shù)量就會減少：在這里研究的材料中（SnTe(“碲化錫”)單層）這種鐵電會使最近的原子水平位移，從而使可用谷的數(shù)量減少到只有兩個。在與中國和德國實驗小組合作進行的理論工作中：

博士生布蘭登·j·米勒(Brandon J. Miller)和物理學副教授薩爾瓦多·巴拉扎-洛佩斯(Salvador Barraza-Lopez)重新創(chuàng)建了圖(a)中實驗觀察到的SnTe單層，以驗證駐波的產(chǎn)生(b)。這些結果在很多方面都很重要，首先在二維材料中證明了鐵電性與谷自由度之間的一種新耦合，這樣鐵電性就可以用來控制可用谷的數(shù)量。(基于谷自由度的電子器件，如基于這些鐵電疇的存儲器件，已經(jīng)被其他科學家提出，但這里觀察到的谷與鐵電行為的耦合是全新的)。

此外，對疇壁間距的了解，以及在給定偏壓下顯示建設性干擾的亮點的數(shù)量，使推斷這些鐵電體的電子結構成為可能，使實驗技術首次對預測的電子結構進行已知的確認。二維準粒子駐波是由相干量子態(tài)的干涉產(chǎn)生，通常是由邊緣散射、原子臺階或引起較大勢壘的原子引起。駐波接近價帶最大值(EV)，受新發(fā)現(xiàn)的鐵電單分子層電中性疇壁的限制，如空間分辨掃描隧穿光譜所示，這些結果顯示了極化調(diào)諧電子學在二維鐵電體中的應用潛力。

博科園｜研究/來自：阿肯色大學

參考期刊《物理評論快報》

DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.206402

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