单层硅烯中的自发对称性破缺与动态相变

扫描隧道显微镜发现，Ag(111) 衬底上的单层硅烯$(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30{\deg}$蜂窝结构在低于 40 K 的温度下会发生相变，转变为两种由边界分隔的镜像对称菱形相。第一性原理计算表明，硅烯与 Ag(111) 之间的弱相互作用驱动了单层硅烯中自发的超起皱（ultra buckling），形成了两种能量简并且镜像对称的$(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30{\deg}$菱形相，其中诱导了狄拉克点（DP）附近的线性能带色散以及 DP 处显著的能隙打开（150 meV）。这两相之间较低的跃迁势垒使得它们能够通过动态翻转运动相互转换，从而导致了在高温下观察到的$(\sqrt{3}\times\sqrt{3})R30{\deg}$蜂窝结构。