近日，Nano Letters發(fā)表了文章“Experimental Realization of Two-Dimensional Buckled Lieb lattice”，文中介紹了北京航空航天大學(xué)杜軼團隊與中科院高能所王嘉鷗團隊、大連理工大學(xué)趙紀軍團隊及物理所陳嵐團隊合作成果。本研究采用分子束外延的方法制備出了一種有Al 和Sn 原子組成的單層Lieb晶格，借助特定原子與金屬表面的相互作用形成穩(wěn)定的褶皺二維晶格。
在二維Lieb晶格的奇妙電子結(jié)構(gòu)中，一個平帶被夾在兩個線性色散的能帶中間（狄拉克錐）。狄拉克錐可以產(chǎn)生無質(zhì)量載流子，而平帶可以實現(xiàn)分數(shù)量子霍爾效應(yīng)、超導(dǎo)電性和各種拓撲非平凡相，理論計算表明，在Lieb晶格的能帶結(jié)構(gòu)中，存在部分斷開的節(jié)線環(huán)和具有自旋軌道耦合效應(yīng)的拓撲非平庸絕緣態(tài)。
王嘉鷗團隊利用角分辨光電子能譜對該體系的電子結(jié)構(gòu)進行了實驗表征，實驗揭示了最頂端Al原子與Sn原子的雜化態(tài)。這項工作為基于Lieb晶格構(gòu)建二維量子材料提供了一種獨特的方法，將促進人們對二維Lieb晶格對稱性相關(guān)的電子和拓撲性質(zhì)的理解，以探索新的物理性質(zhì)和應(yīng)用。
這項工作中的角分辨光電子能譜研究是在北京同步輻射光電子能譜實驗站完成的。該實驗站是一套綜合性表面物理研究實驗裝置，其將外延生長與表面結(jié)構(gòu)表征（STM 和LEED）、同步輻射電子結(jié)構(gòu)表征（SR-ARPES 和SXR-NEXAFS）原位結(jié)合，它的X 射線能量范圍為20~1000eV，配備角分辨電子能量分析器和全電子產(chǎn)額式軟X 射線吸收譜裝置,其在材料表面的調(diào)控和電子結(jié)構(gòu)表征方面具有獨特的優(yōu)勢。
高能所劉晨助理研究員為本文的共同第一作者。
Al-Sn Lieb晶格的原子示意圖（左）及能帶模擬（右）
角分辨光電子能譜對Al-Sn Lieb晶格的能帶表征
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