基于范德瓦尔斯半导体的铁电体Ferroelectrics,代表了一类新兴材料,用于从神经形态计算到低功耗电子产品的颠覆性技术。然而,许多关于电子性质的理论预测,尚未得到实验证实和利用。
近日,英国 诺丁汉大学(University of Nottingham)James Felton,Amalia Patanè等,拉夫堡大学(Loughborough University)Mark T. Greenaway等,在Nature Communications上发文,利用纳米级尺度的角分辨光电子能谱,以及强磁场中的光学透射等技术,表征了范德瓦尔斯铁电硒化铟(α-In2Se3)的电子能带结构。
这种间接带隙半导体具有弱分散的价带,形状像一顶倒置的墨西哥帽Mexican hat。经超高真空退火,α-In2Se3发生了不可逆结构相变,转变为β-In2Se3。
密度泛函理论支持了实验表明,自旋轨道耦合对价带形成的关键贡献。实验测量的能带结构及其原位调控,有助于铁电体的精确工程,及其超越传统半导体系统的功能特性。
Probing and manipulating the Mexican hat-shaped valence band of In
2
Se
3
.
探测和调控In2Se3的墨西哥帽形价带。
图1:块体2H-α-In2Se3中,六瓣花状条带。
图2:块体2H-α-In2Se3中,反转墨西哥帽价带。
图3:块体2H-α-In2Se3的磁光传输。
图4:从α-到β-In2Se3相变。
图5:块体β-In2Se3的能带结构和多型。