二维电子化学势的光学读出
介观与纳米尺度物理
2024-07-08 v2
摘要
电子系统的化学势 u 是固体的基本属性。精确测量 u 对理解电子相互作用与物质量子态起着关键作用。然而,微纳尺度样品的热力学测量因样品体积小和背景信号大而具挑战性。本文报道一种对任意二维(2D)材料 u 的光学读出技术。将单层半导体传感器与样品电容耦合。该传感器的光学响应确定一个偏压,将其化学势固定到带边并直接读出样品的 u。我们在 AB 堆叠 MoTe2/WSe2 摩尔双层中演示了该技。我们利用 DC 灵敏度约 20 ueV/sqrt(Hz) 获得 u,并利用 AC 读出获得压缩率与层间电极化。结果揭示了在每摩尔原胞一个空穴的掺杂密度处的关联绝缘态,其随垂直电场增大从 Mott 绝缘体演化为电荷转移绝缘体。此外,我们对 u 成像并量化了样品的空间不均匀性。我们的工作为二维量子材料热力学性质的高空间与时间分辨率测量打开了大门。
引用
@article{arxiv.2304.09514,
title = {Optical readout of the chemical potential of two-dimensional electrons},
author = {Zhengchao Xia and Yihang Zeng and Bowen Shen and Roei Dery and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Jie Shan and Kin Fai Mak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2304.09514},
year = {2024}
}