新加坡国立大学 图中显示了使用非接触原子力显微镜测量的原子表面结构(左上)，以及同结构岛中的调制边缘状态(右)；图示为相应的结构模型(左下角)
学分:新加坡国立大学 新加坡国立大学的物理学家已经找到了一种新的方法来创建和调整二维拓扑绝缘体的拓扑边缘状态，用于潜在的自旋电子器件应用
钛是一种在其内部表现为绝缘体的材料，但其表面包含导电状态，这意味着电子只能沿着材料的表面移动
类似地，二维钛是一种绝缘的二维材料，但是它的电子可以沿着它的边缘移动
二维光子晶体是自旋电子学和具有最小/可忽略能量耗散的器件，如量子计算机和超低能量电子器件的有前途的候选者
然而，鲁棒TIs的制造及其拓扑状态的可靠调整是具有挑战性的
特别地，二维铋(具有蜂窝状原子结构的铋单层)被预测为二维钛的最佳候选物，但是单层铋中自由模式的制备仍未实现，并且基底对拓扑状态的影响是未知的
新加坡国立大学物理系的安德鲁·威教授领导的研究小组利用分子束外延技术成功地创造了铋的同质结构
使用这种低温沉积方法，可以在单层类黑磷铋层上生长单层铋，以在两层之间形成具有不同旋转角度的垂直同质结构
由于同质结构中的两层具有不同的原子排列，观察到这两层之间的层间相互作用大大减少并周期性改变
这导致具有可调拓扑边缘状态的几乎独立的铋单分子层
云纹图案是当一个周期性晶格覆盖在另一个类似晶格上时产生的大面积干涉图案，通常以小的相对旋转角度重叠
这种使用通过相对于彼此旋转两种二维材料形成的莫尔图案的新颖方法可以潜在地用于有目的地控制器件性能
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该团队的研究员GOU·简解释说:“与通过引入掺杂原子来调整电子特性的三维半导体不同，原子级的二维材料的特性很容易被掺杂原子改变
因此，通过铋烯同质结构观察拓扑态调制提供了一种控制二维钛器件电子态的无损伤方法
" “最近在石墨烯中展示了令人兴奋的扭曲场，这项关于铋的工作揭示了它在揭示二维材料拓扑边缘状态方面的魅力，”威教授补充道
该小组计划进一步研究这种新颖的云纹图案，希望能实现二维光子晶体中电子状态的更强调谐
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