通常扫描隧道显微镜(STM)被用来探测材料表面电子态的分布。近年来实验发现，低温STM可以直接观察外延金属薄膜中电子量子阱态及电子波在表面自发形成的电子相干条纹[1]，低温STM还可以”透过”几个纳米厚的金属Pb薄膜对硅衬底界面晶格结构进行成像。这一发现与金属电子有较强的屏蔽效应似乎不相容。导致这种现象的基本条件是，金属薄膜内的电子在平面内的有效质量远远大于其垂直于薄膜方向的有效质量，这意味着电子处于一种准局域态中。Pb有四个价电子，其有效质量存在较大的各向异性，与体材料费米面结构是吻合的。这种准局域态的出现，除了与材料的元素与晶格结构有关外，与材料的尺寸及维度有无内在联系呢?
物理所梁学锦博士与哈佛大学罗兰研究所的陈东敏研究组合作，对此问题进行了研究。研究的体系是外延生长在Si(111)衬底上的In(111)薄膜。In(111)薄膜具有与Pb(111)不同的费米面结构。尽管体费米面没有明显的各向异性，但它们的低温STM实验结果表明，In(111)薄膜内的量子阱态也出现与Pb(111)薄膜电子类似的局域现象。由于价电子数的差异，使得In费米能级偏离导带中央，导致了In膜的电子有效质量有很大的各向异性。
根据这一新的观测，他们认为，这种局域效应可能是由于尺度限制和维度减少时强关联效应产生的一种新的二维MOTT-HUBBARD金属-绝缘体相变。研究结果发表在2004年6月4日的Phys.
Rev. Lett. 92，226404(2004)上。该工作得到了科学院知识创新工程项目的资助。
