在對(duì)單層和雙層MoSe2的MTB處的一維電子相關(guān)態(tài)的研究中，一個(gè)研究小組發(fā)現(xiàn)，由被稱為Hubbard型庫(kù)侖阻塞效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的兩種相關(guān)絕緣態(tài)可以通過(guò)尖端脈沖切換。
該團(tuán)隊(duì)通過(guò)分子束外延技術(shù)，在石墨烯襯底上生長(zhǎng)出具有一維MTB的單層和雙層MoSe2薄膜。通過(guò)掃描隧道顯微鏡發(fā)現(xiàn)一維MTB具有金屬態(tài)。由于其長(zhǎng)度有限，一維狀態(tài)受到量子限制效應(yīng)，導(dǎo)致量子化的離散能級(jí)。
根據(jù)跨越費(fèi)米表面的兩個(gè)離散能級(jí)的空間調(diào)制相位，他們發(fā)現(xiàn)了兩種具有不同基態(tài)的MTB，分別定義為同相和異相狀態(tài)。更有趣的是，通過(guò)應(yīng)用尖端脈沖，可以可逆地切換兩種狀態(tài)。
他們表明，由導(dǎo)線長(zhǎng)度決定的庫(kù)侖能量將MTB驅(qū)動(dòng)為兩種具有不同電荷順序的基態(tài)。費(fèi)米表面的量子阱態(tài)受庫(kù)侖效應(yīng)的影響。
當(dāng)費(fèi)米面處于波矢不同的兩個(gè)量子阱態(tài)之間，即異相態(tài)時(shí)，能級(jí)區(qū)間增大，成為庫(kù)侖能量與量子阱態(tài)區(qū)間之和。
(ac)上圖(c)部分所示的相同MTB的2D電導(dǎo)圖，顯示不同的基態(tài)。每個(gè)離散級(jí)別的節(jié)點(diǎn)編號(hào)以紅色標(biāo)記，其定義為相應(yīng)級(jí)別的電荷密度調(diào)制中的最小值，如(a)中的白色箭頭所示。圖片來(lái)源：邢陽(yáng)。圖片來(lái)源：科學(xué)中國(guó)出版社
當(dāng)量子阱恰好在費(fèi)米面，即同相狀態(tài)時(shí)，能級(jí)被庫(kù)侖能自旋分裂形成單電子占據(jù)，分裂的大小就是庫(kù)侖能。
MTB的電子填充通過(guò)尖端脈沖進(jìn)行調(diào)整，其中通過(guò)第一性原理計(jì)算證實(shí)的額外注入電荷通過(guò)極化過(guò)程穩(wěn)定，使得可控地調(diào)整其電子數(shù)量和自旋狀態(tài)成為可能。
發(fā)現(xiàn)確定的庫(kù)侖能量?jī)H取決于導(dǎo)線長(zhǎng)度，而與MTB到石墨烯襯底的距離無(wú)關(guān)，這表明庫(kù)侖相互作用是短程的。這與經(jīng)典的庫(kù)侖阻塞效應(yīng)不同，其中庫(kù)侖能量取決于其對(duì)環(huán)境的電容，因此是長(zhǎng)距離的。
這種短程庫(kù)侖能量與經(jīng)典的庫(kù)侖封鎖效應(yīng)有相似的表現(xiàn)，因此被稱為哈伯德型庫(kù)侖封鎖效應(yīng)。
(ac)示意圖顯示了平均場(chǎng)級(jí)的能級(jí)圖，即分別為異相狀態(tài)(a)、零能量狀態(tài)(b)和同相狀態(tài)(c)。每個(gè)級(jí)別都標(biāo)有其波矢。自旋向上(自旋向下)電子用紅色(藍(lán)色)球表示。實(shí)心(空心)球代表占據(jù)(未占據(jù))能級(jí)的電子。圖片來(lái)源：邢陽(yáng)。圖片來(lái)源：科學(xué)中國(guó)出版社
該研究團(tuán)隊(duì)在原子尺度上實(shí)現(xiàn)了對(duì)電子關(guān)聯(lián)和自旋態(tài)的控制，為理解和定制復(fù)雜系統(tǒng)中的關(guān)聯(lián)物理奠定了基礎(chǔ)。
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