正文
加州大学伯克利分校王枫教授与Mic
hael F.
Crommie教授等人
利用非侵入式扫描隧道显微镜成像技术观察了双层二硒化钼( MoSe
2
)中无序维格纳固体的这种量子熔化现象
。在低密度下,维格纳固体形成局域无序钉扎的纳米晶畴。它在固相中表现出密度增加的量子致密化行为。高于阈值密度时,维格纳固体局部熔化,进入固、液两相共存的混合相。在更高的密度下,液相区域扩大并形成逾渗网络。
技术方案:
1、实现了
biMoSe
2
的无创STM成像
本研究利用非侵入式成像技术,通过调整底栅电压和尖端偏压,探测了双层二硒化钼中的二维空穴气体的维格纳固体及其量子熔化行为。
2、观察了biMoSe₂中的Wigner固体
作者通过VBE隧道电流成像技术观察了biMoSe₂中的Wigner固体。低空穴密度下形成无序纳米晶畴,晶格取向随机。随空穴密度增加,Wigner固体致密化,超过阈值后局部熔化,最终形成逾渗网络。
3、观察到无序Wigner固体中空穴表现出“量子致密化”现象
研究发现,无序Wigner固体中空穴密度增加时,会发生“量子致密化”。空穴被量子力学地添加到局域区域,波函数部分离域。
4、研究了Wigner固体的量子熔化行为
研究发现,Wigner固体在空穴密度为5.3×10¹²至7.0×10¹² cm⁻²时发生量子熔化,形成固体和液体区域的混合相。液相逐渐膨胀并最终形成渗透网络,与Wigner固体从绝缘体到金属的转变一致。
技术优势:
1、首次利用非侵入性成像技术直接可视化维格纳空穴固体
本工作首次利用非侵入性成像技术直接可视化双层二硒化钼(biMoSe
2
)中的维格纳空穴固体,包括其致密化和量子熔化过程。该技术突破了传统方法的局限,使得对低维电子系统的微观结构和动态变化的实时观测成为可能。
2、发现了维格纳空穴固体的量子致密化和熔化行为
本工作揭示了维格纳空穴固体在不同空穴密度下的独特行为:低密度下形成无序、局域钉扎的纳米晶畴;随着密度增加,表现出量子致密化行为;在临界密度以上,固体局部熔化,进入固液共存的混合相,并在更高密度下形成逾渗网络。这些发现为理解维格纳晶体的量子熔化机制提供了新的视角。