物理系季帅华研究组在单层SnTe铁电畴中能谷失配诱导的驻波方面取得进展

2019年6月12日

    晶体中的电子驻波是相位相干的布洛赫波相互叠加而形成的,是电子量子波动特性的重要实验证明。这一重要物理实验现象最早是在贵金属金和铜的表面,通过扫描隧道显微镜观测实现的。在这些实验中,观测到的驻波是由于电子受到原子级的台阶边缘或缺陷处的势垒散射所造成的。清华大学物理系常凯(现为德国微结构物理马普研究所博士后)等在二维SnTe铁电薄膜中发现了一种形成电子驻波的新的物理机制。通过低温扫描隧道显微镜,他们在二维SnTe铁电薄膜中,首次在实空间观测到由90° 铁电畴壁反射形成的空穴型驻波。通过第一性原理计算,进一步澄清了其中的物理机制。铁电相变使得SnTe薄膜晶体的对称性由四重对称性降低到二重对称性,原先能量简并的四个能谷劈裂成两重简并的能谷。近邻铁电畴之间,由于二重简并的能谷在动量空间中的失配,造成了电子无法穿越铁电畴壁,形成驻波。铁电极化和畴壁都可以通过外电场进行调控,所以这一新的研究结果将在极化可调的谷电子学中有重要的潜在应用。

    该研究成果以“Standing Waves Induced by Valley-Mismatched Domains in Ferroelectric SnTe Monolayers”为题发表于2019524日的Physical Review Letters上(Phys. Rev. Lett. 122, 206402 (2019)),并被选为Editors' Suggestion。该项工作是物理系季帅华副教授、陈曦教授、薛其坤院士、德国微结构物理马普研究所Stuart S. P. Parkin教授和美国阿肯萨斯大学Salvador Barraza-Lopez教授合作完成。该项工作得到了科技部、国家自然科学基金的支持。

文章链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.122.206402