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法国雷恩大学Phys. Rev. Lett.: 量子限域1T-TiSe2电荷密度波的载流子密度控制

时间：2023-06-05 来源： 浏览：

法国雷恩大学Phys. Rev. Lett.: 量子限域1T-TiSe2电荷密度波的载流子密度控制

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2023年5月31日，Phys. Rev. Lett.在线发表了法国雷恩大学T. Jaouen 课题组及其合作者的研究论文，题目为《 Carrier-Density Control of the Quantum-Confined 1T- TiSe 2 Charge Density Wave 》。

层状金属过渡金属硫族化合物（TMDs）成为研究准二维（2D）极限下电荷密度波（CDW）不稳定性及其与莫特（Mott）态和超导性相互作用的理想平台。 1T- TiSe 2 在～200 K时发生2×2×2的公度CDW 是多体态的一个代表性情况，其有序参数的电子和结构部分的强烈纠缠使其驱动力的确定变得非常复杂。几十年来，CDW的起源一直在纯电子激子绝缘体（EI）和电子-声子耦合（EPC）的Peierls机制之间争论。最近，激子-声子机制已成为1T-TiSe2中CDW现象最有可能的解释，包括观察到的声子和激子软化。在此研究中，利用角分辨光电子能谱（ARPES）结合第一性原理和耦合自洽泊松-薛定谔（Poisson-Schrödinger，PS）计算，作者证明了 吸附在 1T- TiSe 2 低温相上的钾（K）原子诱导了二维电子气（2DEG）的产生及其表面电荷密度波（CDW）的量子限域 。通过进一步 改变K的覆盖率，将会调整2DEG内的载流子密度，这能够在表面上抵消由于CDW相中激子凝聚而产生的电子能量增益，同时保持长程结构有序 。这项研究构成了通过碱金属剂量降低维度中 控制 激子关联多体量子态的 一个 主要例子。

图1  (a) 连续K沉积过程中K 3p芯能级的演化；(b-c) 原始表面和0.33ML K覆盖表面的STM图像；(d-e) CDW相中原始和K覆盖表面的ARPES与DFT计算的能带结构；(f) 1T- TiSe 2 的3D布里渊区；(g) 1T- TiSe 2 六层的侧视图
图2  (a) 从DFT中提取能带弯曲势；(b, d) 0.125 ML K覆盖表面投影能带结构；(c, e) 0.14 ML K覆盖表面的ARPES图；(f) 0.33 ML K覆盖表面的 A RPES 图
图3  (a) 增大载流子密度的费米面；(b) 对应的ARPES图；(c) 近表面的能带弯曲；(d) 墨西哥帽能带弯曲的演变与反折叠；(e) Δ随载流子密度的变化
【 论文链接 】
Jaouen, T., Pulkkinen, A., Rumo, M. et al.  Carrier-Density Control of the Quantum-Confined 1T- TiSe 2 Charge Density Wave .  Phys. Rev. Lett .,  2023 , 130, 226401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.130.226401

【其他相关文献】

[1] Duan, S., Cheng, Y., Xia, W. et al. Optical manipulation of electronic dimensionality in a quantum material. Nature , 2021 , 595, 239–244. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03643-8
[2]  Lian, C., Zhang, SJ., Hu, SQ. et al. Ultrafast charge ordering by self-amplified exciton–phonon dynamics in TiSe 2 . Nat. Commun ., 2020 , 11, 43. https://doi.org/10.1038/s41467-019-13672-7

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