通常掃描隧道顯微鏡(STM)被用來探測材料表面電子態的分布。近年來實驗發現，低溫STM可以直接觀察外延金屬薄膜中電子量子阱態及電子波在表面自發形成的電子相干條紋[1]，低溫STM還可以”透過”幾個納米厚的金屬Pb薄膜對硅襯底界面晶格結構進行成像。這一發現與金屬電子有較強的屏蔽效應似乎不相容。導致這種現象的基本條件是，金屬薄膜內的電子在平面內的有效質量遠遠大于其垂直于薄膜方向的有效質量，這意味著電子處于一種準局域態中。Pb有四個價電子，其有效質量存在較大的各向異性，與體材料費米面結構是吻合的。這種準局域態的出現，除了與材料的元素與晶格結構有關外，與材料的尺寸及維度有無內在聯系呢?
物理所梁學錦博士與哈佛大學羅蘭研究所的陳東敏研究組合作，對此問題進行了研究。研究的體系是外延生長在Si(111)襯底上的In(111)薄膜。In(111)薄膜具有與Pb(111)不同的費米面結構。盡管體費米面沒有明顯的各向異性，但它們的低溫STM實驗結果表明，In(111)薄膜內的量子阱態也出現與Pb(111)薄膜電子類似的局域現象。由于價電子數的差異，使得In費米能級偏離導帶中央，導致了In膜的電子有效質量有很大的各向異性。
根據這一新的觀測，他們認為，這種局域效應可能是由于尺度限制和維度減少時強關聯效應產生的一種新的二維MOTT-HUBBARD金屬-絕緣體相變。研究結果發表在2004年6月4日的Phys.
Rev. Lett. 92，226404(2004)上。該工作得到了科學院知識創新工程項目的資助。
