北理工團隊在新型籠目結構材料方面取得重要進展
發布日期：2023-09-06 供稿：物理學院 攝影：物理學院
編輯：王莉蓉 審核：陳珂 閱讀次數：
近日，北理工物理學院王秩偉特別研究員、姚裕貴教授團隊，與中國科技大學何俊峰教授、西南大學匡泯泉副教授等團隊合作在新型籠目晶格材料CsTi3Bi5中取得進展。他們發現新型準二維籠目材料CsTi3Bi5具有CsV3Sb5相同的結構，是研究電子相關效應、拓撲物態和非常規超導電性等量子現象的一個良好平臺。
籠目結構量子材料一直是凝聚態物理領域的研究前沿和熱點，然而合適的材料體系很少，探索和制備新型籠目結構材料是研究材料新奇物性、發現新物理效應的前提和保障。鑒于此，物理學院李永愷博士后在王秩偉研究員的指導下成功地合成了新型籠目結構材料CsTi3Bi5單晶，發現CsTi3Bi5是與最近被廣泛研究的CsV3Sb5具有相同結構的Ti基籠目金屬，不同的是這個材料不具有電荷密度波。為了更加深入理解CsTi3Bi5的電子結構，課題組與中國科學技術大學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母相和Cs表面摻雜的CsTi3Bi5樣品的電子結構進行研究。研究發現CsTi3Bi5母相的范霍夫奇點遠高于費米能級，不會引入電子的不穩定性。之后通過Cs原子對材料表面進行電子摻雜，使范霍夫奇點向費米面附近移動進而引入電子不穩定性，此時依然無法使CsTi3Bi5進入電荷密度波態，說明該系統的電子不穩定性不能導致電荷密度波的出現。此外，第一性原理計算表明，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定性，表明該體系可以將電子不穩定性與晶格不穩定性區分開來，同時也說明晶格不穩定性對于籠目金屬中電荷密度波相變的發生起著重要作用。相關工作發表在Physical Review Letters上 [PRL, 131, 026701 (2023)]，并被選為封面文章。
圖1. CsTi3Bi5的晶體結構和電子能帶結構
圖2. CsTi3Bi5中范霍夫奇點隨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、合肥國家同步輻射實驗室、加州大學伯克利分校、斯坦福同步輻射光源、勞倫斯伯克利國家實驗等高校和研究機構。上述工作得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金、北京市自然科學基金、北京理工大學青年教師學術啟動計劃等相關項目的支持。
相關文章鏈接如下：https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.026701
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