Ge(100)表面金诱导纳米线产生二维而非一维电子结构

半导体表面由金属原子吸附诱导的原子纳米线，作为难以捉摸的Tomonaga-Luttinger液体的可能载体，已引起大量关注。尤其是Au/Ge(100)体系，关于金诱导纳米线是否确实承载奇异的1D金属态存在争议。我们报道了对在Au/Ge(100)表面形成的高质量纳米线电子特性的深入研究。高分辨率ARPES数据显示，低能金诱导电子态具有依赖于k空间中两个正交方向的色散关系。将ARPES测量的E(k$_x$,k$_y$)曲面与紧束缚计算比较，得到两个不同方向的跳跃参数相差两倍。我们发现，事实上两个跳跃参数中较大的那个对应于垂直于纳米线的方向(t$_{\perp}$)。这一点，加上k$_{\||}$平面上$E$=$E_F$等高线的拓扑，以及$t$_{\||}$/$t$_{\perp}\sim 0.5$的事实，证明了金诱导电子袋具有二维封闭费米面，这明确将Au/Ge(100)纳米线系统排除在Tomonaga-Luttinger液体的潜在载体之外。我们将这些ARPES数据与STS测量的空间分辨电子结构相结合，发现观察到的空间直线传导通道（直至费米能级以下约一个电子伏特的能量）并非源于ARPES数据中看到的金诱导态。前者更可能与局限于次表层区域的体Ge态相关。尽管我们证明了金诱导纳米线及次表层Ge相关态的二维性质，在STS和ARPES数据中均观察到费米能级处态密度的异常抑制，该现象根据无序效应进行了讨论。