北理工團(tuán)隊(duì)在新型籠目結(jié)構(gòu)材料方面取得重要進(jìn)展
發(fā)布日期：2023-09-06 供稿：物理學(xué)院 攝影：物理學(xué)院
編輯：王莉蓉 審核：陳珂 閱讀次數(shù)：
近日,，北理工物理學(xué)院王秩偉特別研究員、姚裕貴教授團(tuán)隊(duì),，與中國(guó)科技大學(xué)何俊峰教授,、西南大學(xué)匡泯泉副教授等團(tuán)隊(duì)合作在新型籠目晶格材料CsTi3Bi5中取得進(jìn)展。他們發(fā)現(xiàn)新型準(zhǔn)二維籠目材料CsTi3Bi5具有CsV3Sb5相同的結(jié)構(gòu),，是研究電子相關(guān)效應(yīng),、拓?fù)湮飸B(tài)和非常規(guī)超導(dǎo)電性等量子現(xiàn)象的一個(gè)良好平臺(tái)。
籠目結(jié)構(gòu)量子材料一直是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域的研究前沿和熱點(diǎn),，然而合適的材料體系很少,，探索和制備新型籠目結(jié)構(gòu)材料是研究材料新奇物性、發(fā)現(xiàn)新物理效應(yīng)的前提和保障,。鑒于此,，物理學(xué)院李永愷博士后在王秩偉研究員的指導(dǎo)下成功地合成了新型籠目結(jié)構(gòu)材料CsTi3Bi5單晶，發(fā)現(xiàn)CsTi3Bi5是與最近被廣泛研究的CsV3Sb5具有相同結(jié)構(gòu)的Ti基籠目金屬,，不同的是這個(gè)材料不具有電荷密度波,。為了更加深入理解CsTi3Bi5的電子結(jié)構(gòu)，課題組與中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理系何俊峰教授課題組展開合作,，通過角分辨光電子能譜對(duì)母相和Cs表面摻雜的CsTi3Bi5樣品的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,。研究發(fā)現(xiàn)CsTi3Bi5母相的范霍夫奇點(diǎn)遠(yuǎn)高于費(fèi)米能級(jí)，不會(huì)引入電子的不穩(wěn)定性,。之后通過Cs原子對(duì)材料表面進(jìn)行電子摻雜,，使范霍夫奇點(diǎn)向費(fèi)米面附近移動(dòng)進(jìn)而引入電子不穩(wěn)定性，此時(shí)依然無法使CsTi3Bi5進(jìn)入電荷密度波態(tài),，說明該系統(tǒng)的電子不穩(wěn)定性不能導(dǎo)致電荷密度波的出現(xiàn),。此外，第一性原理計(jì)算表明,，籠目材料CsTi3Bi5在母相和電子摻雜后的材料中都保持了晶格穩(wěn)定性,，表明該體系可以將電子不穩(wěn)定性與晶格不穩(wěn)定性區(qū)分開來，同時(shí)也說明晶格不穩(wěn)定性對(duì)于籠目金屬中電荷密度波相變的發(fā)生起著重要作用,。相關(guān)工作發(fā)表在Physical Review Letters上 [PRL, 131, 026701 (2023)],，并被選為封面文章。
圖1. CsTi3Bi5的晶體結(jié)構(gòu)和電子能帶結(jié)構(gòu)
圖2. CsTi3Bi5中范霍夫奇點(diǎn)隨Cs表面摻雜的演化
李永愷博士后為文章的共同第一作者,，王秩偉研究員為共同通訊作者,。其他合作單位還包括北京大學(xué)、合肥國(guó)家同步輻射實(shí)驗(yàn)室,、加州大學(xué)伯克利分校,、斯坦福同步輻射光源,、勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)等高校和研究機(jī)構(gòu)。上述工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、國(guó)家自然科學(xué)基金,、北京市自然科學(xué)基金、北京理工大學(xué)青年教師學(xué)術(shù)啟動(dòng)計(jì)劃等相關(guān)項(xiàng)目的支持,。
相關(guān)文章鏈接如下：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.026701
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