Исследователи представляют новый метод точной настройки свойств слоистых кристаллов дихалькогенидов переходных металлов

Важные новости

Исследователи представляют новый метод для тонкой настройки свойств слоистых кристаллов дихалькогенидов переходных металлов

Изменение атомной структуры и диэлектрической природы. Фото: Ван Ихао

Исследовательская группа под руководством профессора Цао Ляна из Хэфэйского института физических наук Китайской академии наук вместе с коллегами ввела дополнительную поступательную степень свободы в слоистых кристаллах дихалькогенидов переходных металлов, что позволило тонкая настройка их физических свойств.

Результаты были опубликованы в журнале Nature Communications.

Слоистые изоляторы Мотта помогают нам понять, как связаны различные состояния, такие как изоляторы Мотта, волны зарядовой плотности и сверхпроводники. Изменяя то, как эти слои складываются и ведут себя под давлением и температурой, ученые могут изучить эти взаимосвязи.

Один материал, 1T-TaS2, особенно интересен, поскольку он сложным образом изменяется при охлаждении, демонстрируя необычное изолирующее поведение при низких температурах и высоких концентрациях электронов. Однако даже после долгих исследований до сих пор неясно, является ли это изолирующее состояние изолятором Мотта или зонным изолятором.

В этом исследовании исследователи представили новый подход к манипулированию силой межслоевого взаимодействия в слоистых кристаллах путем преднамеренного введения частичного смещения соседних слоев. Эта контролируемая межслойная укладка и соединение выявили дуалистическую изолирующую природу кристаллов 1T-TaS2, демонстрируя сдвиг между 3D-зонно-изолирующими состояниями и 2D-изоляционными состояниями Мотта.

Это открытие имеет важные последствия для понимания происхождение скрытых состояний в неравновесных условиях и аномалии в 1T-TaS2, такие как отсутствие дальнего магнитного порядка и неожиданное появление сверхпроводящих состояний.

Впервые они продемонстрировали, как дробная решеточная трансляция между соседними слоями в слоистых кристаллах может существенно изменять электронные структуры. Это открытие вводит дополнительную трансляционную степень свободы, которая позволяет тонко настраивать свойства объемных кристаллов.

В отличие от традиционных методов, таких как химическое легирование, интеркаляция и давление, этот подход является удивительно простым и чистым, избегая введения примесей, сохраняя механическую прочность и стабильность кристаллов.

«Расширение лестничной конфигурации, которую мы определяем, на другие слоистые кристаллы с аналогичными структурными свойствами внутрислойной жесткости и межслойной скользкости представляет захватывающие возможности для изучения коррелированных состояний, ограниченных 2D-системами, аналогично снижению размерности в слоистых 3D-материалах», — сказал профессор Цао Лян.

Дополнительная информация: Yihao Wang et al, Dualistic insulator states in 1T-TaS2 crystals, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-47728-0

Информация о журнале: Nature Communications

Предоставлено Китайской академией наук

Новости сегодня

Последние новости