中科院物理所Nat.Commun.：氣凝膠/二硒化鈮超晶格材料實現電聲子解耦

鋼鐵俠 2個月前 (11-18) 1017瀏覽

【成果導讀】

層間退耦合在實現二維材料優異性能方面起著至關重要的作用，但在塊體材料中仍然相對未被探索。目前尚不清楚如何通過人工操縱實現與單層對應的大晶體。因此，在塊體材料中實現層間退耦合，誘導出本征二維特性具有重要意義，利于二維材料本征物性的研究和應用范圍的拓展。中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心先進材料與結構分析實驗室陳小龍團隊博士（已畢業）孫瑞錦，在副研究員金士鋒和研究員陳小龍的指導下，與研究員趙懷周、特聘研究員李崗、研究員杜世萱、特聘研究員應天平，以及華中科技大學教授楊榮貴與錢鑫等合作構建了一個由NbSe2和高孔隙率氫氧化物交替層組成的超晶格，作為實現塊體材料層間退耦合的原理證明。在（NaOH）0.5NbSe2中，層間退耦表現為沿層間方向理想的一維絕緣狀態。它的振動（聲子）的退耦合則表現在拉曼光譜中層間振動模式峰的完全消失、比熱容呈現以愛因斯坦局域震動為主導的模式、層間極低的結合能（接近石墨烯級別）以及極低的層間熱導率（0.28 W/mK，約為NbSe2的2%）。因此，觀察到CDW轉變溫度（>110 K）和Pauling-breaking 2D超導性的急劇增強，表明塊體晶體表現與剝離的NbSe2單層相似。該研究發現提供了一種在大規模不剝離的情況下實現內在2維材料性能的途徑。

【數據概覽】

針對不同厚度材料的層間解耦合方案

超晶格(NaOH)0.5NbSe2單晶的（a）X射線衍射；（b）XPS光電子能譜；（c）晶體結構（部分NaOH層占位率僅5%）；（d）電荷密度圖。

超晶格(NaOH)0.5NbSe2層間電子解耦合特征。（a) 母體NbSe2及超晶格(NaOH)0.5NbSe2的面內及層間電阻；（b)超晶格(NaOH)0.5NbSe2、母體2H-NbSe2及單層NbSe2的電子結構及費米面。

超晶格(NaOH)0.5NbSe2的層間聲子解耦合特征。（a)母體NbSe2、單層NbSe2和(NaOH)0.5NbSe2的室溫拉曼光譜；（b) Cp與溫度的關系圖；（c）(NaOH)0.5NbSe2層間熱導；（d）(NaOH)0.5NbSe2的面內熱導率；（e）材料導熱率及各向異性相圖； （f）TMDs材料、石墨、黑磷（BP）和(NaOH)0.5NbSe2的剝離能及層間熱導。

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