8月9日消息（余予）來自華中科技大學(xué)的消息顯示，近日，華中科技大學(xué)物理學(xué)院付英雙教授領(lǐng)導(dǎo)的低維物理與量子材料實驗室團隊在強關(guān)聯(lián)電子體系的量子調(diào)控研究中取得進展。

據(jù)了解，1T-TaS₂因可能存在量子自旋液體態(tài)和復(fù)雜的電子關(guān)聯(lián)現(xiàn)象一直受到研究者的廣泛關(guān)注。其中，量子自旋液體態(tài)可以構(gòu)建量子比特。

領(lǐng)域內(nèi)普遍認為1T-TaS₂的絕緣性來源于Mott-Hubbard機制，但最新的研究表明層間耦合也能導(dǎo)致其絕緣性，從而是普通的能帶絕緣體。解決爭議的一個直接方法是研究單層樣品，以排除層間耦合的影響。

研究工作中，付英雙團隊利用分子束外延方法在石墨烯襯底上精確制備了單層1T-NbSe₂薄膜，并通過掃描隧道顯微鏡（STM）及其譜學(xué)表征技術(shù)對單層1T-NbSe₂薄膜的表面形貌和電子結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)研究。實驗發(fā)現(xiàn)，77 K時SD絕大多數(shù)表現(xiàn)為“亮”中心結(jié)構(gòu)，同時有少部分主要集中于薄膜邊界的SD呈現(xiàn)“暗”中心結(jié)構(gòu)。這兩種SD在電子結(jié)構(gòu)上的差異體現(xiàn)在亮SD中心有一個位于160 mV處的峰。這個峰在暗SD中心消失。

通過變溫實驗得出，當(dāng)溫度降低到4.4 K時，所有的SD轉(zhuǎn)變?yōu)榘祽B(tài)，同時160 mV的峰也隨之消失；當(dāng)溫度升高至40-50 K時，SD會突然的由暗態(tài)轉(zhuǎn)為亮態(tài)，隧道譜上也相應(yīng)地出現(xiàn)強的160 mV峰。

除此之外，研究團隊還通過對1T-TaS₂ 進行類比分析，推測這個160 mV的峰是上Hubbard帶（UHB）。其中，當(dāng)UHB上移到導(dǎo)帶中時，會導(dǎo)致SD由亮轉(zhuǎn)暗。這一推測得到了第一性原理計算的支持。分子動力學(xué)計算表明1T-NbSe₂確實會在溫度上升至50K時發(fā)生明顯的結(jié)構(gòu)扭曲，主要表現(xiàn)為最近鄰Nb原子向中心收縮，而最近鄰的Se原子會在面內(nèi)收縮的同時面外擴張。這一結(jié)構(gòu)的變化會導(dǎo)致中心Nb原子的d軌道與Se原子的p軌道雜化增強，使d軌道的帶寬增加，進而減小有效的庫倫作用。

該工作意味著可以通過應(yīng)力來調(diào)控關(guān)聯(lián)絕緣體系的Mott參數(shù)，而Mott參數(shù)決定了系統(tǒng)是否可以實現(xiàn)量子自旋液體態(tài)。計算表明只需要很小的應(yīng)力就能使1T-NbSe₂的有效庫倫作用強度顯著改變。而對于1T-TaS₂，應(yīng)力的影響則小得多。該工作為在此類材料體系中人工調(diào)控實現(xiàn)量子自旋液體態(tài)提供了契機。

該成果于近日以“Charge Transfer Gap Tuning via Structural Distortion in Monolayer 1T-NbSe₂”為題在納米領(lǐng)域權(quán)威期刊Nano Letters上發(fā)表。物理學(xué)院博士生劉振宇和北京計算科學(xué)研究中心博士后喬爽為共同第一作者，付英雙為論文的通訊作者。北京計算中心黃兵研究員、我校物理學(xué)院呂京濤教授和團隊成員張文號副教授參與了相關(guān)工作。

生成海報

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來自原創(chuàng)、合作伙伴供稿和第三方自媒體作者投稿，凡在本網(wǎng)站出現(xiàn)的信息，均僅供參考。本網(wǎng)站將盡力確保所提供信息的準(zhǔn)確性及可靠性，但不保證有關(guān)資料的準(zhǔn)確性及可靠性，讀者在使用前請進一步核實，并對任何自主決定的行為負責(zé)。本網(wǎng)站對有關(guān)資料所引致的錯誤、不確或遺漏，概不負任何法律責(zé)任。任何單位或個人認為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識產(chǎn)權(quán)或存在不實內(nèi)容時，應(yīng)及時向本網(wǎng)站提出書面權(quán)利通知或不實情況說明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細侵權(quán)或不實情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開相關(guān)鏈接。