合肥研究院发现二硫化钼在高压下发生电荷密度
作者: MBX 来源: 未知 发布时间:2018-08-11 12:00

  作为国家在科学技术方面的最高学术机构和全国自然科学与高新技术的综合研究与发展中心,建院以来,中国科学院时刻牢记使命,与科学共进,与祖国同行,以国家富强、人民幸福为己任,万博客户端,人才辈出,硕果累累,为我国科技进步、经济社会发展和国家安全做出了不可替代的重要贡献。

  中国科学技术大学(简称“中科大”)于1958年由中国科学院创建于北京,1970年学校迁至安徽省合肥市。中科大坚持“全院办校、所系结合”的办学方针,是一所以前沿科学和高新技术为主、兼有特色管理与人文学科的研究型大学。

  中国科学院大学(简称“国科大”)始建于1978年,其前身为中国科学院研究生院,2012年更名为中国科学院大学。国科大实行“科教融合”的办学体制,与中国科学院直属研究机构在管理体制、师资队伍、培养体系、科研工作等方面共有、共治、共享、共赢,是一所以研究生教育为主的独具特色的研究型大学。

  上海科技大学(简称“上科大”),由上海市人民政府与中国科学院共同举办、共同建设,2013年经教育部正式批准。上科大秉持“服务国家发展战略,培养创新创业人才”的办学方针,实现科技与教育、科教与产业、科教与创业的融合,是一所小规模、高水平、国际化的研究型、创新型大学。

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  近期,中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所极端环境量子中心研究人员发现二硫化钼(MoS2)在高压下发生电荷密度波转变的迹象,这一发现将对理解MoS2在更高压下的超导电性具有指导意义。该研究成果于近日在《物理评论B》(PhysicalReviewB,97,214519(2018))上在线发表。

  超导是一种宏观的量子现象,通常在非常低的温度下发生,材料从正常态进入超导态的温度被定义为超导转变临界温度。较低的超导转变临界温度是目前限制超导应用的最大障碍,因而理解超导的成因是提高超导体超导转变温度的关键。

  大量研究表明,超导的出现通常伴随着竞争序(比如电荷密度波、自旋密度波、反铁磁序)被对体系所施加的外部热力学参数(比如压力、化学掺杂)的抑制,因此对超导竞争序的研究有助于理解超导的形成机理。过渡金属二硫族化合物超导体(如:2H-NbSe2、2H-TaS2、2H-TaSe2等)在发生超导转变之前都发生电荷密度波转变,低温下与超导转变共存竞争。前期研究已表明:过渡金属二硫族化合物MoS2在低温及90 GPa的压力条件下进入超导态,然而其超导态的成因依然是未解之谜,电荷密度波是否存在有待确认。

  基于此,固体所研究团队利用金刚石对顶砧产生高压,结合高压低温电输运及原位高压低温拉曼散射技术,对MoS2在低于80 GPa的不同压力条件下的低温拉曼光谱和电输运进行了详细研究。在高压(11.2GPa)条件下,MoS2的电阻-温度曲线上的鼓包标志着电荷密度波的出现。拉曼光谱在34.8GPa,4.5K条件下出现新峰(E′),这个新峰可能来源于电荷密度波转变导致的布里渊区的折叠。新峰的强度首先随着压力的升高而增强,随后随压力升高显著降低,并伴随着频率的软化。这意味着压力诱导电荷密度波出现,随后在超导出现的压力之前电荷密度波被抑制。

  这一实验发现将对理解MoS2在更高压下的超导电性具有指导意义,它将MoS2的超导的出现归因为压力对电荷密度波竞争序的抑制,对研究其它超导与电荷密度波共存的体系有重要参考价值。

  图1.MoS2的电阻-温度曲线。(a)为半导体区域,(b)为金属区域,其中箭头为电阻-温度曲线上的鼓包。

  图2.二硫化钼在5.7K不同压力下的拉曼散射结果。(a)在拉曼频率-压力坐标下的拉曼散射强度二维图。(b) 5.7K不同压力的拉曼散射光谱。(c) 5.7K下E′峰的强度随压力的变化以及E22g(d)A1g(e)和E12g(f)模式的频率随压力的变化。

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