在對單層和雙層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型庫侖阻塞效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的兩種相關(guān)絕緣態(tài)可以通過尖端脈沖切換。
該團(tuán)隊(duì)通過分子束外延技術(shù)，在石墨烯襯底上生長出具有一維MTB的單層和雙層MoSe2薄膜。通過掃描隧道顯微鏡發(fā)現(xiàn)一維MTB具有金屬態(tài)。由于其長度有限，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。
根據(jù)跨越費(fèi)米表面的兩個(gè)離散能級的空間調(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)線長度決定的庫侖能量將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)，能級區(qū)間增大，成為庫侖能量與量子阱態(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)離散級別的節(jié)點(diǎn)編號以紅色標(biāo)記，其定義為相應(yīng)級別的電荷密度調(diào)制中的最小值，如(a)中的白色箭頭所示。圖片來源：邢陽。圖片來源：科學(xué)中國出版社
當(dāng)量子阱恰好在費(fèi)米面，即同相狀態(tài)時(shí)，能級被庫侖能自旋分裂形成單電子占據(jù)，分裂的大小就是庫侖能。
MTB的電子填充通過尖端脈沖進(jìn)行調(diào)整，其中通過第一性原理計(jì)算證實(shí)的額外注入電荷通過極化過程穩(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)確定的庫侖能量僅取決于導(dǎo)線長度，而與MTB到石墨烯襯底的距離無關(guān)，這表明庫侖相互作用是短程的。這與經(jīng)典的庫侖阻塞效應(yīng)不同，其中庫侖能量取決于其對環(huán)境的電容，因此是長距離的。
這種短程庫侖能量與經(jīng)典的庫侖封鎖效應(yīng)有相似的表現(xiàn)，因此被稱為哈伯德型庫侖封鎖效應(yīng)。
(ac)示意圖顯示了平均場級的能級圖，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))能級的電子。圖片來源：邢陽。圖片來源：科學(xué)中國出版社
該研究團(tuán)隊(duì)在原子尺度上實(shí)現(xiàn)了對電子關(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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