中科院合肥研究院孫玉平&魯文建課題組：二維電荷密度波材料研究取得進展

【成果簡介】

近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所功能材料研究室孫玉平、魯文建課題組，在二維電荷密度波材料1T-TiSe₂中，利用應力和載流子摻雜調控電荷密度波的研究取得新進展。相關研究結果以題為“Manipulating charge density wave order in monolayer ?1T-TiSe₂?by strain and charge doping: A first-principles investigation”發表在PHYSICAL REVIEW B上。

【圖文導讀】

圖1 性能表征

單層1T-TiSe₂在應力下的電荷密度波形成能和Ti原子畸變（左）以及聲子譜的演變（右）?

圖2 性能表征

單層1T-TiSe₂在載流子摻雜下的聲子譜（左上）和Ti原子畸變（左下）以及電聲耦合強度和超導轉變溫度的演變（右）

【研究內容】

電荷密度波是一種宏觀量子現象，在電荷密度波轉變前后，材料的電阻發生急劇變化，這種特性使其在光電子和量子信息等方面有廣闊的應用前景。最近實驗發現，通過低維化可以提升1T-TiSe₂電荷密度波轉變溫度，使其由塊體的200?K提高到單層的230?K，成為目前單層過渡金屬二硫族化合物中電荷密度波轉變溫度最高的材料。為了能夠使材料將來在室溫下應用，需要進一步提升1T-TiSe₂電荷密度波轉變溫度。為此，研究人員利用第一性原理計算，系統研究了應力和載流子摻雜對單層1T-TiSe₂材料的電子結構、聲子譜和電聲子耦合的影響。通過對單層1T-TiSe₂材料施加面內雙軸應力，模擬實驗上襯底引入應力對電荷密度波的影響。研究發現，拉應力可以增強電荷密度波，能夠大幅提升電荷密度波的轉變溫度；而壓應力則抑制了電荷密度波的出現。此外，研究人員采用載流子摻雜計算，模擬了實驗上光場和電場對電荷密度波的影響。研究發現，電子和空穴摻雜都會抑制電荷密度波；而適當濃度的載流子摻雜可以誘導出超導電性。研究表明，通過應力和載流子摻雜可以實現單層1T-TiSe₂電荷密度波態（半導體態）、金屬態、超導態的開關效應，對未來實驗上獲取基于單層1T-TiSe2電荷密度波的新型電子學器件具有指導意義。研究工作得到了國家重點研發計劃項目和國家自然科學基金項目的資助。

原文鏈接：http://www.cas.cn/syky/201710/t20171027_4619427.shtml

文獻鏈接：Manipulating charge density wave order in monolayer ?1T-TiSe2 by strain and charge doping: A first-principles investigation (Phys. Rev. B., 2017, DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevB.96.165404)

本文由材料人編輯部石小梅編輯，點我加入材料人編輯部。

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