【仪表网 研发快讯】滑移铁电是指通过特殊的原子排列方式，在原本不具有铁电性的体系中构造出铁电极化。这种极化在空间中呈周期性排列(即moiré周期)，它所产生的电势场可用来调制其他相邻材料的电子结构，引起许多研究者的关注。关于这种电势场的强度与moiré周期的关系，在近期研究中出现了两种矛盾的结论：一种认为电势场的强度与moiré周期呈指数关系，另一种认为电势场强度维持恒定值。但这些研究均基于扫描电势显微镜技术，本身存在的空间分辨能力局限使其仅能研究30纳米以上的moiré周期，且极易产生测量假象。
为解决这一问题，上海科技大学物质科学与技术学院薛加民课题组利用本组发展的接触式扫描隧道显微镜方法，以小于10 nm的空间分辨和约10 meV的能量分辨能力，研究了moiré铁电势场对邻近石墨烯的调控能力，为这一争议提出了新的视角。相关成果以“Moiré potential independent of moiré size down to a few nanometers in sliding ferroelectrics”为题发表于国际学术杂志Nano Letters。
图一实验设置：moiré铁电势场对放置在上面的石墨烯进行调控，用接触式扫描隧道显微镜对石墨烯的费米面进行探测，从而可以获得纳米级别的电势分布。
利用这一手段，研究人员发现对于从百纳米到数纳米级别的moiré畴，其moiré铁电势场的强度都维持稳定(如图二b和c所示)。而与之对照，用传统方法得到的电势场高度依赖于moiré畴的尺寸。这一结果有利于澄清在该问题上存在的争议，并对进一步利用该铁电势场提供了有益的指导。
图二a. 用传统扫描电势显微镜得到moiré电势与畴的大小密切相关。b和c. 利用接触式扫描隧道显微镜方法推断moiré电势与畴的大小无关。
薛加民课题组研究生廖健和吕新裕完成了上述研究。日本国立材料研究所(NIMS)的合作者Takashi Taniguchi和Kenji Watanabe教授提供了高质量的氮化硼单晶。北京大学路建明教授和上海科技大学薛加民教授为本文通讯作者。
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