形成二維材料中的電荷密度波（CDW）由於佩爾利斯不穩定性（Peierls instability）是個有爭議的話題。本研究探討了費米面嵌套（Fermi surface nesting）在2H-NbSe₂材料中引起CDW狀態的廣泛討論作用。根據掃描隧道顯微鏡（STM）圖像和第一性原理模擬的特徵，識別出四種NbSe₂結構。計算結果顯示，能量上最有利的填充相與佩爾利斯描述相符，在布里淵區邊界處完全開啟了帶隙，導致費米能級的態密度和掃描隧道譜（STS）譜線的下降。這項全面的研究表明，NbSe₂的填充相可以被歸類為在二維系統中由佩爾利斯不穩定性誘導的CDW。 

ACS Materials Lett. 6, 2941–2947 (2024)

面對2050淨零排放的全球趨勢，氫能是非常具有潛力的新興能源，藉由低耗能的催化反應產氫，是備受注目的方法。過渡金屬二硫屬化物憑藉其二維結構，可以以最少的材料消耗為反應提供最大的活性表面，這一直是理想催化劑設計中所追求的目標。在這裡，我們展示了在層狀二碲化鉑上透過Ar離子轟擊產生的表面碲空位的欠配位鉑上吸附甲醇(CH3OH) 的反應機率> 90% — 大約60% 的甲醇分解為表面中間體CHxO (x = 2 , 3) 和 35 % 轉化為 CHx (x = 1, 2)，最終產生氣態分子氫、甲烷、水和甲醛。特徵反應性歸因於碲空位處配位不足鉑的三角形定位和不同程度的氧化。

Nature Communications 15, 653 (2024)

為了開發低功耗、非揮發性的記憶計算裝置，使用鐵電場效應電晶體技術，需要具有縮小厚度的鐵電通道材料。二維半導體，如二硫化鉬（MoS₂），具備可滑動的鐵電性，可能提供解決方案。然而，由於缺乏可移動的領域邊界，在磊晶生長的MoS₂中實現可切換的電極化仍然具有挑戰性。在這裡，我們展示了極性可切換的磊晶菱方堆疊相（3R）MoS₂可以用作鐵電記憶晶體中的鐵電通道。我們發現，3R MoS₂磊晶層中可以自發發生剪切轉換，產生具有穩定鐵電區域的異質結構，這些區域嵌入在高度位錯且不穩定的非鐵電基質中。 

Nature Electronics 7, 29–38 (2024)

此研究利用超快時間解析光譜學探討有機Alq₃分子與矽（Si）塊材之間的能量轉移（ET）機制。通過在Alq₃和Si之間引入超薄的SiO₂層，與SiO₂厚度有相依性的光致激發載流子的時間解析光譜顯示了從Alq₃到Si的能量轉移，尤其是在200-350 ps 的時間尺度上範圍。此研究通過超快瞬時反射率變化（ΔR/R）光譜展示了這種轉移，主要影響了Alq₃對Si的載子"再結合"機制。此外，這項實驗結果也與長程偶極-偶極交互作用的理論預測吻合。因此，此研究能夠提供未來增強光電子設備性能發展，其所需的ET機制的詮釋。

ACS Appl. Opt. Mater. 2, 68–75 (2024)

此研究利用超快時間解析光譜學探討有機Alq₃分子與矽（Si）塊材之間的能量轉移（ET）機制。通過在Alq₃和Si之間引入超薄的SiO₂層，與SiO₂厚度有相依性的光致激發載流子的時間解析光譜顯示了從Alq₃到Si的能量轉移，尤其是在200-350 ps 的時間尺度上範圍。此研究通過超快瞬時反射率變化（ΔR/R）光譜展示了這種轉移，主要影響了Alq₃對Si的載子"再結合"機制。此外，這項實驗結果也與長程偶極-偶極交互作用的理論預測吻合。因此，此研究能夠提供未來增強光電子設備性能發展，其所需的ET機制的詮釋。

Nano Lett. 23, 10490-10497 (2023)

本研究探討了通過在Au（111）上沉積鉛形成的屈曲鉛稀-金籠目超結構。鉛稀，與石墨烯擁有相似結構，被預估具有強烈自旋軌道耦合，進而提高了其超導臨界溫度（Tc）。通過溫度相依的掃描穿隧顯微/能譜術監測超導能隙，結果顯示凹凸狀鉛稀-金籠目超結構不僅具有較單層鉛更高的Tc，甚至也比塊狀鉛基板還要高。通過結合角度分辨光電子能譜和密度泛函理論，確定了頂部金籠目層和底部Pb（111）基板之間存在著單層金插層的低屈曲鉛稀結構，並揭示了因電子-聲子耦合而增強的超導性。

Adv. Sci. 2300845, (2023)

二維過渡金屬二硫化物（TMD）具有多種獨特特性及其在電子和光電應用方面的潛力。然而，TMD材料表面的缺陷會顯著影響使用單層或少層TMD材料製造的器件的性能。最近的研究聚焦於對生長條件進行精密控制以減少缺陷密度，但要製備出無缺陷的表面仍具挑戰性。本文展示了一種減少層狀TMD表面缺陷的反直觀方法：一種包括氬離子轟擊和後續退火的兩步法。使用此方法，PtTe2和PdTe2的削面表面上的主要Te空位缺陷可以減少99％以上，缺陷密度低於1.0×1010 cm-2，僅使用退火無法實現。此外，本文還嘗試提出了這些過程背後的機制。

ACS Appl. Mater. Interfaces, 15, 12, (2023)

本文討論了二維過渡金屬雙硫族化合物 (TMD) 的缺陷如何影響場效電晶體 (FET) 的效率，進而阻礙2D材料的發展。通常使用掃描隧道顯微鏡 (STM) 來識別和研究原子缺陷，但STM的定位缺陷分析時間過長，因此作者提出了一種基於深度學習的原子缺陷檢測框架 (DL-ADD)，以有效檢測MoS2中的原子缺陷，並將其推廣到其他TMD材料的缺陷檢測。DL-ADD包括數據擴增、顏色預處理、噪聲過濾和檢測模型，以提高檢測質量。結果顯示，DL-ADD在MoS2中提供了精確的檢測（平均F2分數為0.86），並對WS2具有良好的普遍性（平均F2分數為0.89）。

Sci Data 10, 91 (2023)

僅有幾顆原子厚度的過渡金屬二硫屬化物材料(TMDs)在目前的半導體元件尺寸微縮上提供了相當優秀的解答。許多研究指出，二硫化鉬(MoS2)是相當有淺力的場效電晶體(FETs)通道材料。然而，此種元件之載子遷移率總是遠低於理論預期。儘管此等不佳的表現可以被歸因於缺陷，但目前對於載子遷移率與缺陷密度的相關性研究與仍缺乏定量的分析去闡明背後的原因。我們利用STM測量且計算了不同載子遷移率MoS2-FET樣品上的缺陷。我們發現，空缺和雜質對載子遷移率有相等的貢獻，且總缺陷密度對載子遷移率產生了冪次的降低趨勢。

Appl. Phys. Lett. 121, 151601 (2022)

矽稀為一種由矽原子構成的蜂巢狀結構，被預期成為碳稀後具潛力的材料。由於矽稀是矽塊材的亞穩態，因此天然的矽稀在自人中從未被發現。2012年矽稀首次成功被成長於Ag(111)上。儘管矽稀的原子結構和電性特徵都被揭露，但是其獨特的成長模式的探討幾乎都被忽略了。在成長初期Ag(111)基板會完整得被矽稀覆蓋，而隨著沉積時間得演進，塊狀的矽會形成，原本被矽原子覆蓋的Ag(111)反而顯露了出來，此種現象叫去潤濕(DW)。藉由掃描隧道顯微鏡(STM)測量實驗證實了這種獨特的DW，並以動力學蒙特卡羅(KMC)法成功模擬並再現了DW的模式。由此揭示了Ag(111)、矽烯和矽塊材上的不同擴散障壁在 DW成長中是必不可少的。

Nanoscale 14, 14623 (2022)

單層二硫化鉬(MoS2)與二碲化鉑(PtTe2)是具有半導體特性的二維材料，相比於石墨烯(Graphene)是更適合做為次世代電子元件的候選材料。其組成與分子類似，因此其電子結構也容易受到外界環境改變的變化。藉由掃描穿隧顯微鏡(STM)的金屬探針，我們發現材料能隙能夠透過調變穿隧電流而改變，MoS2的能隙與穿隧電流的對數呈現線性變化；而PtTe2則與穿隧電流的對數呈現指數的變化，甚至發生半導體半金屬相變。結合密度泛函理論(DFT)計算，我們進一步區分MoS2的能隙變化是主要是因探針所施加的電場所致，PtTe2的能隙變化是由探針與Te的交互作用所致。

ACS Nano 16, 14918–14924 (2022)

WTe2因具有新穎的電子結構和獨特的性能，有機會可以應用於次世代元件開發。然而，缺陷的存在常會影響材料特性。因此，了解缺陷特性與種類可以幫助理解缺陷對材料可能的影響。通過掃描穿隧顯微鏡 (STM) 結合密度泛函理論 (DFT) 計算，發現了四種類型的缺陷源自於Te點空缺；其中兩個位於最上表面，而其他位於表面之下。缺陷附近非中心對稱的準粒子干涉條紋(QPI)如同缺陷的指紋一般能提供辨識缺陷種類的方法。

Phys. Rev. B 106, 075428 (2022)

在量測分子吸附於固體表面的振動特性時，通常會以液態氦（~4K）的溫度進行實驗以獲得較高的解析度。 在這項研究中，以 STM 為基礎的 非彈性電子穿隧能譜(IETS)  觀測到在77K 時二維 FePc 晶格的振動能譜，表明在更高且更容易到達的溫度下仍可觀察到分子的振動信號。 該研究展示了在高溫進行振動能譜量測的可行性，並可鼓勵未來以此技術的進行量測之研究。

J. Phys. Chem. C 2022, 126, 31, 13327–13331(2022)

在當前半導體產業的發展中，尋找矽(Si)以外的新材料一直是個熱門的課題。 鍺(Ge) 能夠表現出比 Si 更高的電子和空穴遷移率，然而Ge 氧化物卻不如 Si 氧化物穩定。透過STS的量測發現，少量的鈦(Ti)摻雜可以大幅提升超薄的 Ge 氧化物（~0.7nm）的熱穩定性，在不改變能隙大小的前提下克服500°C的製程高溫。

J. Phys. D: Appl. Phys. 54 345102 (2021) 

近期發表的文章回顧如何利用掃描穿隧能譜術研究層狀拓樸材料。左圖是用來說明拓樸學如何運用在固態物理分類的經典例子，許多有關層狀拓樸材料電子特性的研究在文章中有詳盡的整理與說明，內容請參照

J. Phys.: Condens. Matter 32 243001 (2020) 

二銻化鎢(WTe2)及二銻化鉬(MoTe2)同為層狀拓樸材料，左圖說明可透過掃描穿隧能譜術的準粒子散射實驗可觀察其中的準粒子具有外爾費米子的性質，詳細內容請參照

ACS Nano 11, 11, 11459 (2017) 

J. Phys.: Condens. Matter 30 105703 (2018) 

左圖說明可透過掃描穿隧顯微鏡量測單層二為材料的的"量子霍爾效應(QHE)"，右上角能譜中所顯示為在外加磁場(最大可達9 Tesla)被量子化的藍道能階(Landau levels)，詳細內容請參照

Phys. Rev. Lett. 110, 076801 (2013)