【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】滑移鐵電是指通過特殊的原子排列方式，在原本不具有鐵電性的體系中構(gòu)造出鐵電極化。這種極化在空間中呈周期性排列(即moiré周期)，它所產(chǎn)生的電勢(shì)場(chǎng)可用來調(diào)制其他相鄰材料的電子結(jié)構(gòu)，引起許多研究者的關(guān)注。關(guān)于這種電勢(shì)場(chǎng)的強(qiáng)度與moiré周期的關(guān)系，在近期研究中出現(xiàn)了兩種矛盾的結(jié)論：一種認(rèn)為電勢(shì)場(chǎng)的強(qiáng)度與moiré周期呈指數(shù)關(guān)系，另一種認(rèn)為電勢(shì)場(chǎng)強(qiáng)度維持恒定值。但這些研究均基于掃描電勢(shì)顯微鏡技術(shù)，本身存在的空間分辨能力局限使其僅能研究30納米以上的moiré周期，且極易產(chǎn)生測(cè)量假象。
 

　　為解決這一問題，上�？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院薛加民課題組利用本組發(fā)展的接觸式掃描隧道顯微鏡方法，以小于10 nm的空間分辨和約10 meV的能量分辨能力，研究了moiré鐵電勢(shì)場(chǎng)對(duì)鄰近石墨烯的調(diào)控能力，為這一爭議提出了新的視角。相關(guān)成果以“Moiré potential independent of moiré size down to a few nanometers in sliding ferroelectrics”為題發(fā)表于國際學(xué)術(shù)雜志Nano Letters。
 

　　圖一實(shí)驗(yàn)設(shè)置：moiré鐵電勢(shì)場(chǎng)對(duì)放置在上面的石墨烯進(jìn)行調(diào)控，用接觸式掃描隧道顯微鏡對(duì)石墨烯的費(fèi)米面進(jìn)行探測(cè)，從而可以獲得納米級(jí)別的電勢(shì)分布。

 

　　利用這一手段，研究人員發(fā)現(xiàn)對(duì)于從百納米到數(shù)納米級(jí)別的moiré疇，其moiré鐵電勢(shì)場(chǎng)的強(qiáng)度都維持穩(wěn)定(如圖二b和c所示)。而與之對(duì)照，用傳統(tǒng)方法得到的電勢(shì)場(chǎng)高度依賴于moiré疇的尺寸。這一結(jié)果有利于澄清在該問題上存在的爭議，并對(duì)進(jìn)一步利用該鐵電勢(shì)場(chǎng)提供了有益的指導(dǎo)。
 

　　圖二a. 用傳統(tǒng)掃描電勢(shì)顯微鏡得到moiré電勢(shì)與疇的大小密切相關(guān)。b和c. 利用接觸式掃描隧道顯微鏡方法推斷moiré電勢(shì)與疇的大小無關(guān)。

 

　　薛加民課題組研究生廖健和呂新裕完成了上述研究。日本國立材料研究所(NIMS)的合作者Takashi Taniguchi和Kenji Watanabe教授提供了高質(zhì)量的氮化硼單晶。北京大學(xué)路建明教授和上�？萍即髮W(xué)薛加民教授為本文通訊作者。