借助机械可调量子隧穿揭示低维尺度下增强的挠曲电效应

挠曲电效应是一种普遍的机电耦合效应，所有介电材料都会因应变梯度而产生极化。特别是纳米尺度的挠曲电效应有望带来奇异的现象与功能，但要释放其潜力还需可靠的表征方法。在此，我们报道了一种反常的机械控制量子隧穿的方法，可用于表征纳米尺度挠曲电效应。通过原子力显微镜探针施加应变梯度，我们系统性地极化了原本非极性的超薄 SrTiO$_{3}$ 薄膜，并同时测量穿过该薄膜的隧穿电流。测得的隧穿电流作为应变梯度的函数表现出临界行为，这表明挠曲电效应大幅改变了隧穿势垒的轮廓。对该临界行为的进一步分析揭示，超薄 SrTiO$_{3}$ 中的挠曲耦合强度相比块体显著增强，使得挠曲电效应在纳米尺度更为有效。我们的研究不仅提出了利用量子效应的动态机械控制的可能应用，也为表征纳米尺度挠曲电效应铺平了道路。