華中大在強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系量子調(diào)控研究中取得進(jìn)展

8月9日消息（余予）來(lái)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(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)在強(qiáng)關(guān)聯(lián)電子體系的量子調(diào)控研究中取得進(jìn)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(rèn)為1T-TaS₂的絕緣性來(lái)源于Mott-Hubbard機(jī)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(zhēng)議的一個(gè)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(tuán)隊(duì)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(guò)掃描隧道顯微鏡（STM）及其譜學(xué)表征技術(shù)對(duì)單層1T-NbSe₂薄膜的表面形貌和電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，77 K時(shí)SD絕大多數(shù)表現(xiàn)為“亮”中心結(jié)構(gòu)，同時(shí)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(gè)位于160 mV處的峰。這個(gè)峰在暗SD中心消失。

通過(guò)變溫實(shí)驗(yàn)得出，當(dāng)溫度降低到4.4 K時(shí)，所有的SD轉(zhuǎn)變?yōu)榘祽B(tài)，同時(shí)160 mV的峰也隨之消失；當(dāng)溫度升高至40-50 K時(shí)，SD會(huì)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(qiáng)的160 mV峰。

除此之外，研究團(tuán)隊(duì)還通過(guò)對(duì)1T-TaS₂ 進(jìn)行類(lèi)比分析，推測(cè)這個(gè)160 mV的峰是上Hubbard帶（UHB）。其中，當(dāng)UHB上移到導(dǎo)帶中時(shí)，會(huì)導(dǎo)致SD由亮轉(zhuǎn)暗。這一推測(cè)得到了第一性原理計(jì)算的支持。分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算表明1T-NbSe₂確實(shí)會(huì)在溫度上升至50K時(shí)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(huì)在面內(nèi)收縮的同時(shí)面外擴(kuò)張。這一結(jié)構(gòu)的變化會(huì)導(dǎo)致中心Nb原子的d軌道與Se原子的p軌道雜化增強(qiáng)，使d軌道的帶寬增加，進(jìn)而減小有效的庫(kù)倫作用。

該工作意味著可以通過(guò)應(yīng)力來(lái)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(shí)現(xiàn)量子自旋液體態(tài)。計(jì)算表明只需要很小的應(yīng)力就能使1T-NbSe₂的有效庫(kù)倫作用強(qiáng)度顯著改變。而對(duì)于1T-TaS₂，應(yīng)力的影響則小得多。該工作為在此類(lèi)材料體系中人工調(diào)控實(shí)現(xiàn)量子自旋液體態(tài)提供了契機(jī)。

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(jì)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(jì)算中心黃兵研究員、我校物理學(xué)院呂京濤教授和團(tuán)隊(duì)成員張文號(hào)副教授參與了相關(guān)工作。

生成海報(bào)

免責(zé)聲明：本網(wǎng)站內(nèi)容主要來(lái)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(qǐng)進(jìn)一步核實(shí)，并對(duì)任何自主決定的行為負(fù)責(zé)。本網(wǎng)站對(duì)有關(guān)資料所引致的錯(cuò)誤、不確或遺漏，概不負(fù)任何法律責(zé)任。任何單位或個(gè)人認(rèn)為本網(wǎng)站中的網(wǎng)頁(yè)或鏈接內(nèi)容可能涉嫌侵犯其知識(shí)產(chǎn)權(quán)或存在不實(shí)內(nèi)容時(shí)，應(yīng)及時(shí)向本網(wǎng)站提出書(shū)面權(quán)利通知或不實(shí)情況說(shuō)明，并提供身份證明、權(quán)屬證明及詳細(xì)侵權(quán)或不實(shí)情況證明。本網(wǎng)站在收到上述法律文件后，將會(huì)依法盡快聯(lián)系相關(guān)文章源頭核實(shí)，溝通刪除相關(guān)內(nèi)容或斷開(kāi)相關(guān)鏈接。