2018年8月20日
一项新的研究，由普林斯顿大学，在铋晶体表面上展示了一种不断发展的电子行为，可以更好地了解称为“谷坑的技术进步领域。
铋表面电子在大磁场中的椭圆轨道。电子态的方向和干涉模式表明，电子倾向于占据单一的谷。使用数据的理论模型创建的图像。(图片来源:普林斯顿大学Ali Yazdani实验室)
谷电子学是指发生在晶体中的能俘获单个电子的能量谷。这些能量谷可以潜在地用于存储信息，从而大大提高了当代电子设备实现的可能性。
在最新的研究中，科学家发现，铋中存在的电子倾向于涌入单个山谷，并且不会均匀地分配到可用的山谷中。这种行为产生称为铁电性的特定类型的电力，其中负极和正电荷分离在材料的相对侧上。该研究已在期刊中报告，自然物理学．
这一发现证实了最新的预测，即当电子在单个谷中聚集时，铋表面会自然产生铁电性。这些谷类似于电子倾向于静止的低能区域，而不是晶体上的字面上的凹坑。通过使用一种被称为扫描隧道显微镜的技术，一根极细的针在晶体表面来回移动，研究小组检测到了山谷中聚集的电子。他们在接近绝对零度的温度和极强的磁场下完成了这一壮举，这个磁场比地球磁场大30万倍。
研究人员可以利用这些电子在未来技术的行为。高度有序的，重复原子单位存在于晶体中，通过此顺序，准确的电子行为出现。硅的电子行为推动了技术的最新发展，但为了扩大人类的能力，科学家正在调查新材料。亚博网站下载谷谷机试图利用电子，以占据其他特定的能量口袋。
在铋中，6个谷的存在增加了数据在6种不同状态下分布的可能性，在这种状态下，电子的缺失或存在可以用来指示信息。该研究的第一作者、普林斯顿大学的研究生Mallika Randeria说，她在1909届物理学教授Ali Yazdani的实验室里工作，事实上，电子选择聚集在一个单一的山谷是一个“紧急行为”的实例，因为电子共同行动，使创新行为出现，否则不会发生。
”您可以具有由于电子之间的交互而产生的行为的想法是物理学中非常基础的东西,”Randeria说。磁性和超导是相互作用驱动的紧急行为的其他例子。
除了罗德里亚之外，该研究还包括普林斯顿前博士国家实验室的博士后研究员丰城武堡博士武士的平等贡献，普林斯顿的前博士生和斯坦福大学助理物理学助理教授。
普林斯顿大学的其他贡献者还有物理学博士后研究员丁浩(音)和电气工程博士后研究员András Gyenis;季慧文，普林斯顿大学博士，加州大学伯克利分校博士后研究员;罗伯特·卡瓦，普林斯顿大学罗素·威尔曼·摩尔化学教授;和Yazdani。德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas-Austin)物理学教授艾伦•麦克唐纳(Allan MacDonald)也做出了贡献。
The research was supported by the Gordon and Betty Moore Foundation as part of the EPiQS initiative (GBMF4530), the U.S. Department of Energy (DOE-BES grant DE-FG02-07ER46419), the U.S. Army Research Office MURI program (W911NF-12-1-046), the National Science Foundation’s MRSEC program through the Princeton Center for Complex Materials (NSF-DMR-142054 and NSF-DMR-1608848), and the Eric and Wendy Schmidt Transformative Technology Fund at Princeton. Work at the University of Texas-Austin was supported by DOE grant (DE-FG03-02ER45958) and by the Welch Foundation (TBF1473).
研究 ”通过可视化朗道能级波函数干涉揭示铁电量子霍尔相,” by Mallika T. Randeria, Benjamin E. Feldman, Fengcheng Wu, Hao Ding, András Gyenis, Huiwen Ji, R. J. Cava, Allan H. MacDonald, and Ali Yazdani, was published online May 14, 2018, and in print in August, 2018, in the journal自然物理学．