25 {\AA} 的魔厚度产生周期性金属-绝缘体转变
介观与纳米尺度物理
2021-02-16 v1
摘要
新颖的量子现象，包括高温超导、拓扑性质以及电荷/自旋密度波，出现在低维导电材料中。通过制备具有平坦界面的超薄膜、量子线或量子点，可以人工创建低维系统。一些实验已在强关联电子系统的超薄化合物上进行。然而，由于精确控制多种元素在技术上困难，大多数人造低维化合物的性质属于未知领域。在此我们展示，在厚度约为几个晶胞的CaRuO_3薄膜中，出现随尺度振荡的非凡金属-绝缘体转变。我们通过分子束外延生长高结晶度的CaRuO_3超薄膜，其表面粗糙度控制在199 pm。我们观察到电阻率以25 {\AA}的魔厚度振荡，在室温和低温下分别变化3个和9个数量级。这些变化远大于量子尺寸效应。我们还通过蚀刻超薄膜用光电子能谱确认了相同的周期性。考虑到大能量、周期性和各向异性，我们得出结论：振荡转变源于由波数空间和实空间中维度双重限制引起的佩尔斯不稳定性所触发的莫特绝缘体相称性。我们展示了通过在皮米尺度上控制电子关联化合物薄膜厚度来制备新功能材料的可能性。
引用
@article{arxiv.2102.07323,
title = {Magic thickness of 25 {\AA} makes periodic metal-insulator transitions},
author = {M. Sakoda and H. Nobukane and S. Shimoda and S. Tanda},
journal= {arXiv preprint arXiv:2102.07323},
year = {2021}
}