强关联二维材料研究获得进展 复旦一成果发表于《自然·纳米技术》

复旦大学物理系张远波教授课题组通过一种新的实验方法——可控电荷插层，实现了对强关联二维材料1T-TaS2晶体相变的全面研究。1月26日，相关研究论文《二硫化钽薄层中的可控相变》发表于《自然·纳米技术》。论文第一和第二作者分别为复旦大学物理系2012级博士生於逸骏和2011级博士生杨昉原。这是该课题组一年内在纳米技术领域国际顶尖学术期刊《自然·纳米技术》刊发的第二篇论文。

目前，人们广泛关注的二维材料绝对大多数都是半导体，譬如材料领域最红火的石墨烯、二硫化钼等，但对于强关联二维材料的研究还远没有引起应有的重视。

强关联材料的性质比半导体材料更复杂丰富。不同于半导体材料内部电子可以被认为是独立运动、相互不产生影响的，强关联材料内部电子之间，存在很强的相互作用。这种电子或者电子与声子之间的强相互作用，导致了许多新奇的物理现象，如超导、金属－绝缘体转变、量子相变等等。强关联电子体系一直是材料学、物理学等领域的一个研究热点和难点。直到现在，各学科仍在对该体系进行合作研究，以了解强关联电子材料的复杂物理现象及其背后的物理机制。

复旦大学张远波课题组和中科大陈仙辉等课题组另辟蹊径，开展对强关联二维材料1T-TaS2的研究。课题组发现该二维材料中的电荷密度波可以通过改变样品的维度来进行调控。张远波课题组还发展了一个全新的电荷调控的实验方法：通过门电压对层状样品进行可控的锂插层，可以把样品电子浓度调控到前所未有的水平。

通过这个新方法，课题组观测到1T-TaS2二维材料中的电荷密度波以及超导相对电子浓度极其敏感，从而首次得到了1T-TaS2的完整相图。这项实验大大加深了当前对1T-TaS2中电荷密度波和超导相的理解和调控能力。

“我们的调控办法类似于电池的充放电过程。当充上电，材料的物性就会改变；不同程度的电量，材料的物性都不一样。通过调整‘电量’，可以让材料变得更导电或者更绝缘、有超导功能或者没有超导功能，实现材料的‘七十二变’。”张远波介绍。