在 Mott 绝缘体 TaS$_2$ 的畴壁处可视化一维锯齿形 Wigner 晶化
强关联电子
2021-11-01 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
在载流子密度低且强关联的特定区间内，电子可结晶成周期性的电荷排布，即 Wigner 晶体。此类相在一维（1D）中尤为有趣，因为它们展现出多种电荷与自旋基态，可在量子器件中用作自旋信息的高保真传输载体。近期理论研究表明，Mott 绝缘体及其他平带系统中的强库仑相互作用，可能为 Wigner 晶化提供一个有吸引力且温度更高的平台，但由于材料与器件限制，实验实现一直较为困难。本工作中，我们使用液氦温度下的扫描隧道显微镜直接成像 Mott 绝缘体 TaS 中一维 Wigner 晶体的形成。TaS 中的电荷密度波畴壁造成能带弯曲，并在一维下提供低载流子密度与强相互作用的理想条件。STM 谱图显示，一旦下 Hubbard 带跨越费米能级，电荷便重新排布以最小化库仑能，形成一维 Wigner 晶体所预期的锯齿形图案。该锯齿形电荷图案显示出特征性噪声信号，标志着由隧穿电子诱导的电荷或自旋涨落，这正是此更脆弱凝聚态所预期的。在由大库仑能标与低电子密度共同实现的高出数个量级的温度下观测到 Wigner 晶体，使 TaS 成为利用一维 Wigner 晶体中电荷与自旋序的有前景系统。
引用
@article{arxiv.1906.11983,
title = {Visualizing 1D zigzag Wigner crystallization at domain walls in the Mott insulator TaS$_2$},
author = {Anuva Aishwarya and Sean Howard and Bikash Padhi and Lihai Wang and Sang-Wook Cheong and Philip W. Phillips and Vidya Madhavan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.11983},
year = {2021}
}
备注
We have written a new paper describing a different aspect of this data