中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中央极度条件物理重点实验室EX1组谌志国研究员辅导博士生苏博，与北京理工大学黄元教授等互助者利用低温拉曼光谱研究了二阶拓扑绝缘体候选材料1T'-MoTe2的晶体构造相变随该材料厚度的蜕变。MoTe2发生单斜至正交的构造相变时，能量约为125 cm-1的层间振动模式可被不雅观测到，导致在该能量附近涌现拉曼声子峰劈裂的征象。当利用金膜赞助解理法得到的1T'-MoTe2薄膜的厚度小于19.5 nm，温度低至80 K，层间振动模式D依然没有涌现（见图1（a）），这表明厚度小于19.5 nm的1T'-MoTe2薄膜在低温依然保持单斜晶体构造，没有发生如1T'-MoTe2块材中从单斜转变为正交的构造相变（见图1（b））。由于金比MoTe2的功函数大，以是，在金膜赞助机器解理1T'-MoTe2的过程中，电子从1-MoTe2转移至金膜，这将导致1T'-MoTe2被空穴掺杂（如示意图1（c））。此外，1T'-MoTe2越薄，等同量的空穴掺杂对应更高的空穴浓度。之前的理论打算研究表明：1T'-MoTe2中浓度足够高的空穴掺杂可稳定其单斜晶体构造。以是，厚度小于19.5 nm的1T'-MoTe2薄膜在低温依然保持单斜晶体构造可能是由金膜赞助机器解理引入足够高浓度的空穴导致。该研究结果为在低温下实验不雅观察1-MoTe2中理论预言的二阶拓扑绝缘体态打下了根本。
图1: MoTe2薄膜中晶体构造相变的低温拉曼光谱研究。（a）不同厚度的MoTe2薄膜分别在300 K和8 K的拉曼活性声子模式。（b）Lorentz拟合得到的层间振动模式的强度随薄膜厚度和温度的变革。（c）机器解理过程中电子从MoTe2薄膜转移至金衬底的示意图。
该事情得到国家重点研发操持，国家自然科学基金，中国科学院项目的支持。参与该事情的研究职员还有：物理所雒建林研究员、周兴江研究员、张广宇研究员、杨洋副主任工程师、湖南大学杨蓉教授、天津理工大学马永昌副教授、物理所联培生侯延辉和博士生李佳蔚。该研究干系成果已揭橥在Advanced Science【文章详见Bo Su et al., Adv. Sci. 9, 2101532 (2022)】。
文章链接：
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202101532
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