過渡金屬硫族化合物（TMDs）具有豐富的物理特性，電荷密度波（CDW）是其中之一。TiSe₂是一種典型的CDW材料，其體相在溫度低于200 K時(shí)具有公度的2×2×2 CDW超結(jié)構(gòu)。近幾年，TiSe₂中的非公度電荷密度波（I-CDW）引起了人們極大的研究興趣，因?yàn)槠渑c超導(dǎo)相的出現(xiàn)密切相關(guān)。TiSe₂的物性可以通過多種方式進(jìn)行調(diào)控，例如特定比例的Cu摻雜、施加高壓或電場會(huì)使其在低溫下呈現(xiàn)I-CDW相。對(duì)I-CDW態(tài)的進(jìn)一步研究有望促進(jìn)人們對(duì)凝聚態(tài)物理中關(guān)聯(lián)量子態(tài)的深入理解。

　　近期，國科大物理科學(xué)學(xué)院路紅亮副教授和宋志朋博士后等人與物理所、高能所等單位科學(xué)家合作，利用分子束外延（MBE）方法構(gòu)筑了單層TiSe₂/CuSe/Cu(111)異質(zhì)結(jié)以調(diào)控TiSe₂的CDW相。低能電子衍射（LEED）和掃描隧道顯微鏡（STM）表征結(jié)果顯示該異質(zhì)結(jié)中出現(xiàn)了一種新的非公度超結(jié)構(gòu)。其主要波矢為∼0.41a*或∼0.59a*（這里a*是TiSe₂的倒格子晶格常數(shù)）。計(jì)算結(jié)果表明該超結(jié)構(gòu)并非來自于異質(zhì)結(jié)的摩爾超結(jié)構(gòu)。超結(jié)構(gòu)波矢間的關(guān)系和費(fèi)米能級(jí)以下較大的間接帶隙支持該超結(jié)構(gòu)與非公度電荷密度波有關(guān)。值得注意的是，這里出現(xiàn)的I-CDW是穩(wěn)定的，其轉(zhuǎn)變溫度超過600 K，遠(yuǎn)高于自由狀態(tài)下TiSe₂中的CDW轉(zhuǎn)變溫度（約200 K）。進(jìn)一步分析表明界面效應(yīng)引起的電子摻雜可能是該異質(zhì)結(jié)中I-CDW形成的關(guān)鍵因素。該工作為研究二維材料中的CDW提供了一個(gè)新平臺(tái)。

　　相關(guān)研究結(jié)果于2022年1月10日以“Observation of an Incommensurate Charge Density Wave in Monolayer TiSe₂/CuSe/Cu(111) Heterostructure”為題在線發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Physical Review Letters（《物理評(píng)論快報(bào)》）上。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院先導(dǎo)B類專項(xiàng)等項(xiàng)目的資助。

　　論文鏈接  https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.128.026401

不同溫度下單層TiSe₂/CuSe/Cu(111)異質(zhì)結(jié)表面的STM圖像，相應(yīng)的傅里葉變換圖，以及LEED圖案