由多体相互作用驱动的金属-绝缘体跃迁(MIT)是凝聚态物理中的一个重要现象。奇异的相位总是出现在金属-绝缘体过渡点周围，在那里，自旋、电荷、轨道和晶格自由度之间的竞争产生了量子涨落。二维材料是一大类材料。其简单的结构、低维度和高可调载流子密度使其成为探索奇异相位的理想平台。然而，在大多数二维材料中，多体相互作用通常较弱，因此，相关现象长期以来在二维材料的研究中很少引起重视。近年来，杏耀代理开户人们发现在二维异质结构或人工折痕的二维结构中可以增强多体相互作用。在许多有趣的体系中都发现了相关现象，如LaAlO3/SrTiO3、扭曲双层石墨烯等。

 

北京大学国际量子材料中心(ICQM)的张岩团队利用高分辨率角度分辨光电子能谱(ARPES)和原位表面碱金属沉积技术，在表面掺杂过渡金属二卤族2H-MoTe2中发现了奇异的金属-绝缘体相变。他们发现金属-绝缘体的跃迁可以用极化子的位置来解释，极化子的位置是由于在样品表面增强了强电子-声子耦合。这项题为“表面掺杂的二维半导体2H-MoTe2中的金属-绝缘体跃迁和涌现的间隙相”的工作发表在《物理评论快报》[Phys。雷文126,106602(2021)]，2021年3月12日。通讯作者张燕，第一作者韩婷婷，博士生。

 

实验在北京大学自建的ARPES系统和上海同步辐射装置(SSRF)的Beamline BL03U上进行。通过使用表面沉积技术，张岩的团队在2H-MoTe2中创建了一个二维的金属-半导体界面。1 (a)]。通常，当载流子填充到半导体的导带时，化学势升高，导带刚性地向更高的结合能移动。然而，在2H-MoTe2表面，研究人员发现，随着载流子掺杂，导带在金属态、间隙态、绝缘体态和坏金属态之间发生了多次跃迁[图2]。1 (b)]。这种电子结构的演化不能用化学势的变化或表面降解来解释， 杏耀挂机软件 ，表明2H-MoTe2表面存在奇异的金属-绝缘体转变。

 

进一步的研究发现，2H-MoTe2表面呈现出复杂的相图[图2]。2(a)]，它类似于由多体相互作用驱动的量子相变相图。同时，详细的频谱分析解决了复制带的存在[图。2(b)]通常被认为是强电子-声子耦合的指纹。结合观测到的能谱重正化和带色散的演化，研究人员得出结论:电子-声子耦合在2H-MoTe2表面得到了强烈增强。电子被晶格激发修饰，形成极化子。极化子由于杂质或无序散射而局域化，从而驱动观测到的金属-绝缘体跃迁。

 

这项工作证明了一个复杂的金属-绝缘体跃迁可以发生在一个简单的二维半导体的表面。一方面，研究结果突出了表面掺杂的2H-MoTe2作为实现极化子绝缘体、极化子扩展态和高tc超导性的强候选材料。另一方面，杏耀注册实验表明，表面碱金属沉积可以增强二维半导体中的多体相互作用，为探索二维材料中的相关现象开辟了新的途径。基金资助:国家自然科学基金、国家重点研发计划项目。