中國科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國家研究中心極端條件物理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室EX1組研究員諶志國指導(dǎo)博士研究生蘇博，與北京理工大學(xué)教授黃元等合作，利用低溫拉曼光譜探究了二階拓?fù)浣^緣體候選材料1T'-MoTe₂的晶體結(jié)構(gòu)相變隨該材料厚度的演化。MoTe₂發(fā)生單斜至正交的結(jié)構(gòu)相變時(shí)，能量約為125 cm^-1的層間振動模式D可被觀測到，導(dǎo)致在該能量附近出現(xiàn)拉曼聲子峰劈裂的現(xiàn)象。當(dāng)利用金膜輔助解理法得到的1T'-MoTe₂薄膜的厚度小于19.5 nm，溫度低至80 K，層間振動模式D依然沒有出現(xiàn)（圖a），這表明厚度小于19.5 nm的1T'-MoTe₂薄膜在低溫依然保持單斜晶體結(jié)構(gòu)，沒有發(fā)生如1T'-MoTe₂塊材中從單斜轉(zhuǎn)變?yōu)檎坏慕Y(jié)構(gòu)相變（圖b）。由于金比MoTe₂的功函數(shù)大，因此在金膜輔助機(jī)械解理1T'-MoTe₂的過程中電子從1T'-MoTe₂轉(zhuǎn)移至金膜，這將導(dǎo)致1T'-MoTe₂被空穴摻雜（圖c）。此外，1T'-MoTe₂越薄，等同量的空穴摻雜對應(yīng)更高的空穴濃度。之前的理論計(jì)算研究表明，1T'-MoTe₂中濃度足夠高的空穴摻雜可穩(wěn)定其單斜晶體結(jié)構(gòu)。厚度小于19.5 nm的1T'-MoTe₂薄膜在低溫依然保持單斜晶體結(jié)構(gòu)可能是金膜輔助機(jī)械解理引入足夠高濃度的空穴導(dǎo)致。該研究為在低溫下實(shí)驗(yàn)觀察1T'-MoTe₂中理論預(yù)言的二階拓?fù)浣^緣體態(tài)打下了基礎(chǔ)。

　　相關(guān)研究成果發(fā)表在Advanced Science上。研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中科院的支持。湖南大學(xué)、天津理工大學(xué)的科研人員參與研究。

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MoTe₂薄膜中晶體結(jié)構(gòu)相變的低溫拉曼光譜研究。（a）不同厚度的MoTe₂薄膜分別在300 K和8 K的拉曼活性聲子模式；（b）Lorentz擬合得到的層間振動模式D的強(qiáng)度隨薄膜厚度和溫度的變化；（c）機(jī)械解理過程中電子從MoTe₂薄膜轉(zhuǎn)移至金襯底的示意圖。