【儀表網 研發快訊】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)，它所產生的電勢場可用來調制其他相鄰材料的電子結構，引起許多研究者的關注。關于這種電勢場的強度與moiré周期的關系，在近期研究中出現了兩種矛盾的結論：一種認為電勢場的強度與moiré周期呈指數關系，另一種認為電勢場強度維持恒定值。但這些研究均基于掃描電勢顯微鏡技術，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，且極易產生測量假象。
為解決這一問題，上海科技大學物質科學與技術學院薛加民課題組利用本組發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鐵電勢場對鄰近石墨烯的調控能力，為這一爭議提出了新的視角。相關成果以“Moiré potential independent of moiré size down to a few nanometers in sliding ferroelectrics”為題發表于國際學術雜志Nano Letters。
圖一實驗設置：moiré鐵電勢場對放置在上面的石墨烯進行調控，用接觸式掃描隧道顯微鏡對石墨烯的費米面進行探測，從而可以獲得納米級別的電勢分布。
利用這一手段，研究人員發現對于從百納米到數納米級別的moiré疇，其moiré鐵電勢場的強度都維持穩定(如圖二b和c所示)。而與之對照，用傳統方法得到的電勢場高度依賴于moiré疇的尺寸。這一結果有利于澄清在該問題上存在的爭議，并對進一步利用該鐵電勢場提供了有益的指導。
圖二a. 用傳統掃描電勢顯微鏡得到moiré電勢與疇的大小密切相關。b和c. 利用接觸式掃描隧道顯微鏡方法推斷moiré電勢與疇的大小無關。
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教授提供了高質量的氮化硼單晶。北京大學路建明教授和上海科技大學薛加民教授為本文通訊作者。
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