澳门新萄京6692 cc表面物理与量子物质团队在《Journal of Physical Chemistry Letters》发表关于二维锡烯的研究成果

作者: 时间:2019-04-03 点击数:

澳门新萄京6692 cc澳门新萄京6692 cc和澳门新萄京6692 cc-伍伦贡联合研究中心的表面物理与量子物质团队,与大连理工大学的赵纪军团队,以及中科院高能物理研究所的王嘉鸥团队合作,在新型二维锡烯的制备、晶体结构、声子结构及电子结构研究方面取得重要进展。利用分子束外延生长成功制备出了具有翘曲结构的单层锡烯,结合第一原理计算,细致研究了锡原子在Au(111)单晶上“合金化-去合金化”的结构演变,并首次深入研究了晶格内应力对二维锡烯的声子振动模式的调制。相关研究成果与3月18日在线发表在《The Journal of Physical Chemistry Letters》杂志上(DOI:10.1021/acs.jpclett.9b00348)。

锡烯(stanene)是一种理想的大能隙二维拓扑绝缘体,有望实现室温量子自旋霍尔效应,在自旋电子学器件应用方面具有重大的意义。经过最近两年的反复尝试摸索,联合团队利用低温分子束外延技术成功在Au(111)单晶上制备出具有超晶格结构的单层锡烯“R3×R7-stanene”(图a,b)。有趣的是,在二维锡烯形成之前,由于锡原子先与衬底上的金原子的相互作用,随覆盖率增加依次形成2×2(SnAu3)与(R3×R3)R30°(SnAu2)两个二维结构相。最后经去合金化的转变才出现了具有复杂衍射斑点的R3×R7stanene(图d,e)。扫描隧道谱(STS)显示去合金化的二维锡烯仍具有一定金属性的电子结构(图c)。通过和合金相的拉曼光谱结果对比,锡烯独有的面内E2g和面外oTO振动模式(图f)充分表明了其二维特性。结合第一原理计算的原子模型(图g)还发现R3×R7stanene超晶格较好的对应于1×2非支撑(FS)stanene。翘曲结构和与衬底的相互作用导致了晶格中高达8.73%的张应力。在此巨大张应力的作用下,相对于FSstanene,R3×R7stanene的E2g振动峰显著红移(图i),对应其中电子-声子耦合(EPC)强度的显著增强。因此,本工作明确了可以通过应力调制stanene的振动模式、EPC强度和电子结构,这为stanene在自旋电子器件等领域的应用提供了可能的调控途径。

本工作第一作者为澳门新萄京6692 cc-伍伦贡“联合培养双博士学位项目”博士生刘娅妮,澳门新萄京6692 cc-伍伦贡大学联合研究中心自2014年成立以来,在中澳两校大力支持及师生的共同努力下合作成果丰硕。其中“联合培养双博士学位项目”为高素质人才培养提供了难得的机会和广阔的平台,未来两校会继续在此基础上联培博士研究生并展开更广泛的科研交流。

图注:a与b,二维锡烯的大尺度及原子尺度形貌图;c,STS谱;d与e,锡实验及模拟LEED图;f,Raman谱;g,原子结构模型;h,电荷差分密度图;i,振动态密度图。

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