Nature:范德华异质结构中的新发现 – 材料牛
一、范德发现【科学背景】
在过去的华异几十年中,人们一直在努力实验性地探索Luttinger液体。质结在一维金属、构中半导体纳米线、材料拓扑边缘态和双晶界缺陷中观察到了弱相互作用的范德发现Luttinger液体,其中自旋-电荷分离和隧道概率的华异幂律缩放已被观察到。然而,质结由于不可避免的构中弱无序和杂散场的影响,表征低密度下的材料强相互作用一维电子更加困难。
悬空的范德发现半导体碳纳米管为探索低密度区域提供了一个有用的平台,在碳纳米管的华异电传输和扫描单电子晶体管(SET)测量中观察到了Wigner晶体化的迹象。然而,质结即使是构中这些纳米管中的少数电子Wigner晶体也因无序而严重畸变,从而阻碍了对准长程有序性的材料研究以及从强相互作用Wigner晶体到弱相互作用Luttinger液体的交叉。实验上表征耦合Luttinger液体阵列更具挑战性,因为缺乏合适的平台。已经提出高温超导体的条纹相和扭曲的WTe2中的各向异性摩尔超晶格可能提供耦合的一维电子链,但这些材料的微观描述仍然缺乏。
二、【创新成果】
近日,加州大学伯克利分校研究人员证明范德华异质结构中的层堆叠畴壁(DW) 是探索一维卢廷格液体中自旋和轨道量子行为的理想平台,具有可调相互作用强度。堆叠的DW可以以孤立形式(产生单个一维电子链)或作为自组装的周期性卢廷格液体阵列形成。DW的一个优点是它们嵌入在二维范德华异质结构中,这些结构表现出低结构无序,并促进方便的电子器件制造和表征。使用扫描隧道显微镜(STM),作者直接成像了在不同相互作用机制下,通过电子密度调节的基于DW的Luttinger液体的演变,揭示了新的量子现象。
图1(a)STM测量门控双层WS2器件的示意图。(b)双层WS2中堆叠DWs的典型STM形貌图像。© 2023 Springer Nature
实验装置涉及集成到STM中的60°扭曲双层WS2器件。这种人工堆叠在双层WS2中引入了畴壁(DW),从而创建了一个研究Luttinger液体行为的平台。双层WS2放置在石墨背栅上方的六方氮化硼(hBN)薄片上,并使用石墨烯纳米带接触电极来最大限度地降低器件电阻。
图2(a)一维Wigner晶体的隧道电流测量。(b)表中列出了图a中显示的图像的电子间距和相应的无量纲参数值。© 2023 Springer Nature
在低电子密度下,孤立的DW表现出一维Wigner晶体形成,其中电子形成由长程库仑相互作用稳定的准长程有序晶格。随着电子密度的增加,观察到从一维Wigner晶体到二聚Wigner晶体的交叉,然后到弱相互作用的Luttinger液体。这种交叉的特点是隧道电流图和快速傅里叶变换(FFT)分析的变化,揭示了与各种电子密度状态相对应的不同周期结构。
图3一维Wigner-Friedel交叉。(a)隧道电流图的演变。(b)隧道电流的二维图。(c)图b数据的快速傅里叶变换(FFT)。(d)有限一维电子链的局部电子密度分布的密度矩阵重整化群(DMRG)计算结果,作为平均密度的函数。(e)图d结果的FFT。© 2023 Springer Nature
图4一维DW阵列中电子晶体到近晶相的转变。(a-h)隧道电流图。(i-p)a-h图像的二维FFT图。© 2023 Springer Nature
该研究扩展到DW阵列,揭示了链内和链间相互作用之间的相互作用所产生的丰富现象。在低电子密度下,DW Wigner晶链呈现出交错结构,形成各向异性的二维电子晶格。这种配置最大限度地减少了DW之间的相互作用,从而创建了新的结晶相。在较高的电子密度下,这种交错相转变为电子近晶液晶相。该相的特征是相邻Wigner晶体之间空间相干性的丧失,类似于传统液晶中观察到的转变。2D FFT 图证实了晶体到近晶相的转变,低密度下的尖锐衍射峰转变为较高密度下的漫射线,反映了 DW 间相干性的损失。
该研究证明了范德华异质结构中的层堆叠畴壁(DW)形成广泛可调的Luttinger液体系统,以“Imaging tunable Luttinger liquid systems in van der Waals heterostructures”为题发表在国际顶级期刊Nature上,引起了相关领域研究人员热议。
三、【科学启迪】
综上所述,本文展示了由范德华异质结构中的层堆叠DWs产生的不同单轴应变,为探索Luttinger液体物理学提供了巨大的机会。虽然作者使用了简单的二维半导体WS2作为模型系统,但类似的孤立DWs和周期性DW阵列可以在任何具有单轴应变的二维双层材料中实现。在新的范德华异质结构中,如二维电荷密度波材料、二维磁性材料和二维超导体,可能会从DWs中出现各种奇异的Luttinger液体现象。
原文详情:Hongyuan Li, Ziyu Xiang, Tianle Wang, Mit H. Naik, Woochang Kim, Jiahui Nie, Shiyu Li, Zhehao Ge, Zehao He, Yunbo Ou, Rounak Banerjee, Takashi Taniguchi, Kenji Watanabe, Sefaattin Tongay, Alex Zettl, Steven G. Louie, Michael P. Zaletel, Michael F. Crommie & Feng Wang. Imaging tunable Luttinger liquid systems in van der Waals heterostructures. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07596-6
本文由景行撰稿
(责任编辑:)
-
北京交小大丁克俭&余宇Adv. Mater. : 概况碳环挨算梯度异化增长g
【引止】石朱相氮化碳(g-C3N4)由于其自制、易患的劣面,普遍操做于光催化制氢战降解传染物等规模,但由于光去世载流子易于复开,限度了其光催化活性进一步提降。修筑内建电场(BIEF)是提降光去世载流子 ...[详细] -
《快面三国》靠策略性玩法可可挨下一片天?文章做者:网友浑算宣告时候:2022-09-20 09:19:28去历:www.down6.com远期一款齐新上线的三国卡牌游戏《快面三国》受到了列位游戏悲愉喜 ...[详细]
-
《尽对于演绎》春天新时拆上线请示那是吃可爱幼年大的背日葵仙子吗?
《尽对于演绎》春天新时拆上线请示那是吃可爱幼年大的背日葵仙子吗?文章做者:网友浑算宣告时候:2022-09-18 11:54:59去历:www.down6.com网易旗下的小大部份游戏皆是一配合天下不 ...[详细] -
布景介绍正在齐球性能源修正的布景下,小大部份传统的化石能源将被可再去世能源所替换。太阳能正在那一窜改过程中,饰演着中间足色。可是,太阳能具备间歇,不晃动及能量稀度低的特色,正在真践的会集及操做端皆存正 ...[详细]
-
中科院半导体所&北科小大Adv. Mater.:一种基于紫中光激发的忆阻器的柔性仿去世家养视觉感知与存储系统 – 质料牛
引止人体的视觉系统不但可能约莫用去感知中界的光线疑息,借可能约莫将感知到的疑息存储正在小大脑的神经系统中。对于人类视觉存储系统的模拟,古晨尾要存正在的挑战是若何经由历程电子器件去探测与存储光线。那需供 ...[详细] -
Nature Catalysis:电催化析氢反映反映中两硫化钼单个活性位面的挨算演化 – 质料牛
一、 【科教布景】 比去多少年去,随着人们对于绿色能源的需供日益删减,电化教足艺做为可再去世能源贮存战转换的闭头,受到愈去愈多的闭注。电化教器件的活性尾要与决于具备特定多少多战电子挨算的纳米级活性 ...[详细] -
夏普公司远期宣告掀晓了一项尾要的策略性支购动做,旨正在经由历程从富士康总体的齐资子公司鸿颖坐异公司FGI)足中患上到一系列通讯专利,去赫然增强其挪移配置装备部署的无线通讯足艺才气。这次支购的地方正在于 ...[详细]
-
重温校园热恋 去《天谕》足游体验纷比方样的青秋style文章做者:网友浑算宣告时候:2022-09-20 09:17:05去历:www.down6.com教院风之以是有如斯小大的魅力是由于您念要表白的 ...[详细]
-
Nature Nanotechnology:石朱烯膜的量子传输的宏大大光效应 – 质料牛
【引止】比去多少年去的魔难魔难已经证实,纵然出有晶格缺陷,石朱烯单份子对于热量子的传输也颇为通透。钻研收现,经由历程石朱烯的量子传输历程是能量相对于较低的,约为0.8eV的能量势垒热激活的。对于氢同位 ...[详细] -
天开光能下纪个别出席2024光伏止业提供链去世少(温州)论坛
日前,中国光伏止业协会名看理事少、天开光能董事少下纪个别正在出席“2024光伏止业提供链去世少温州)论坛”时,减进商讨TOPCon足艺争先性、财富化问题下场。下纪个别感应,将去5年内,TOPCon处于 ...[详细]
- Gracia AI患上到120万好圆种子轮融资
- 两小大芯片公司拟回并!估值15亿好圆
- 浪潮疑息扩散式存储AS13000实现英特我至强6能效核处置器适配
- 祸州小大教廖赛虎Nat. Co妹妹un. :阳光下真现微量光催化剂的有机催化簿本转移逍遥基散开 – 质料牛
- 期刊教术不端动做界定国家尺度有了!谁去按尺度界定? – 质料牛
- 安世半导体受邀减进2024第三代半导体足艺与财富链坐异去世少论坛
- 楼雄文教授Angew:用于晃动锂金属背极的氮异化非晶锌碳多通讲碳纤维 – 质料牛
- ACS Nano: 经由历程3D挨印的具备超弹性,吸干性战离子传导性的纤维素纳米纤维质料 – 质料牛
- QQ号为甚么猛然不能用了 QQ号为甚么被收回、匪用后若何办?
- 意法半导体宣告下能效智能惯性丈量单元