在MoSe₂的镜面孪晶界发现了Hubbard型库仑阻塞效应

在对单层和双层MoSe2的MTB处的一维电子相关态的研究中，一个研究小组发现，由被称为Hubbard型库仑阻塞效应驱动的两种相关绝缘态可以通过尖端脉冲切换。

该团队通过分子束外延技术，在石墨烯衬底上生长出具有一维MTB的单层和双层MoSe2薄膜。通过扫描隧道显微镜发现一维MTB具有金属态。由于其长度有限，一维状态受到量子限制效应，导致量子化的离散能级。

根据跨越费米表面的两个离散能级的空间调制相位，他们发现了两种具有不同基态的MTB，分别定义为同相和异相状态。更有趣的是，通过应用尖端脉冲，可以可逆地切换两种状态。

他们表明，由导线长度决定的库仑能量将MTB驱动为两种具有不同电荷顺序的基态。费米表面的量子阱态受库仑效应的影响。

当费米面处于波矢不同的两个量子阱态之间，即异相态时，能级区间增大，成为库仑能量与量子阱态区间之和。

(ac)上图(c)部分所示的相同MTB的2D电导图，显示不同的基态。每个离散级别的节点编号以红色标记，其定义为相应级别的电荷密度调制中的最小值，如(a)中的白色箭头所示。图片来源：邢阳。图片来源：科学中国出版社

当量子阱恰好在费米面，即同相状态时，能级被库仑能自旋分裂形成单电子占据，分裂的大小就是库仑能。

MTB的电子填充通过尖端脉冲进行调整，其中通过第一性原理计算证实的额外注入电荷通过极化过程稳定，使得可控地调整其电子数量和自旋状态成为可能。

发现确定的库仑能量仅取决于导线长度，而与MTB到石墨烯衬底的距离无关，这表明库仑相互作用是短程的。这与经典的库仑阻塞效应不同，其中库仑能量取决于其对环境的电容，因此是长距离的。

这种短程库仑能量与经典的库仑封锁效应有相似的表现，因此被称为哈伯德型库仑封锁效应。

(ac)示意图显示了平均场级的能级图，即分别为异相状态(a)、零能量状态(b)和同相状态(c)。每个级别都标有其波矢。自旋向上(自旋向下)电子用红色(蓝色)球表示。实心(空心)球代表占据(未占据)能级的电子。图片来源：邢阳。图片来源：科学中国出版社

该研究团队在原子尺度上实现了对电子关联和自旋态的控制，为理解和定制复杂系统中的关联物理奠定了基础。

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