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以石墨烯为代表的二维材料,近十几年来在学术研究者之间掀起一阵热潮,其本征的限域效应使二维材料具有复杂多变的物理现象与丰富的物理内涵,拓展了学者们在更低维度上对材料物性更深刻的认知。而在众多二维材料中,过渡金属二硫属化合物(TMDs)是其中的明星群体,其多样的元素组成与结构变化赋予它丰富的物性,比如二维磁性、稳定的电荷密度波、优秀的催化活性以及灵敏的光学响应等,使其在未来的纳米电子学、自旋电子学、光电子学、电催化与能量转化存储等领域有广泛的应用潜力。在TMDs群体中,金属钒的二硫属化合物(VX2,X=S,Se,Te)近几年备受关注,因为其是潜在的二维磁性体系,尽管这一性质还存在争议,但除了潜在的磁性,VX2还具有复杂多变的电荷密度波(CDW),同样也吸引着众多研究者的目光。VX2中的单层VTe2体系,就是本论文研究的主要对象,本文实现了VTe2的T-H相变,并发现单层H-VTe2具有非常稳定的CDW态,同时利用掺杂与退火的方式,实现了新型二维材料RI-VTe2与V3Te4的制备。(1)作为TMDs的成员,VX2大多被报道具有T相结构,尽管计算表明H相的VX2与T相具有很接近的总能量,但H相的VX2依然鲜有实验相关的报道。本论文从VX2中的VTe2入手,研究了单层VTe2的T-H相变过程以及随着相变而产生的CDWs变化。笔者发现通过对分子束外延生长(MBE)的单层T-VTe2进行退火,可以得到单层H-VTe2,这个过程被X射线光电子能谱(XPS)与截面扫描透射电子显微镜(STEM)的表征结果所证实。同时,扫描隧道显微镜(STM)与低能电子衍射(LEED)的表征结果表明,单层T-VTe2在低温下具有4×4周期的CDW,然而H-VTe2具有一个周期为2√3×2√3且非常稳定的CDW,该CDW的转变温度在450 K之上,结合其扫描隧道谱(STS)中费米面附近的两个强峰与小的能隙,笔者认为单层H-VTe2可能是一个类似于Ta Se2的强关联体系。这样,本文不仅实现了单层VTe2的T-H相变,并在H-VTe2中发现一个非常稳定的CDW态,其在未来的光电子学与电子学领域都有被应用的潜力;同时也提供了相工程的方法来调控样品的性质,比如样品的CDW行为,从而拓展材料的应用领域。(2)掺杂与合金化是调制二维材料常用而且有效的手段,然而在绝大多数的掺杂与合金化过程中,杂质原子总是会混乱随机地分布在晶格中,很少有研究者报道过掺杂原子能够规则排布的情况。本文报道了一个通过在单层H-VTe2中引入有序的Pt杂质原子来制备新型二维材料的研究。在经过Pt原子的沉积与退火之后,T与H-VTe2对掺杂的Pt原子产生了截然不同的反应,对于T相来说,Pt原子在退火之后都从晶格中析出并形成Pt团簇分布在T-VTe2的表面。对于H相来说,Pt原子都嵌入到晶格中,并且有些嵌入Pt原子的H相区域在退火条件下弛豫形成有序的结构(regularly implanted H-VTe2,RI-VTe2)。结合截面STEM与理论计算,笔者发现RI-VTe2结构中嵌入的Pt原子是通过规则取代√7×√7位置V原子的方式,形成这样一个元素配比为Pt V7Te16的有序结构。这样,本文通过在单层H-VTe2中引入有序Pt杂质原子的方式制备了一个新型的二维材料RI-VTe2,同时也提供了一种通过掺杂加退火来探索新奇结构的方法,为开发更多的新型二维材料种类奠定基础。(3)一维电子系统,是凝聚态物理中不可或缺的一部分,不同于二维或三维的电子系统可以用Fermi液体理论进行预测与解释,其理论基础为Luttinger液体模型。现在对于一维电子系统的研究大多集中在单个一维通道上的电子行为,很少有工作研究当多个一维通道相互连接耦合时,是否会对通道的电子态或者输运行为有所影响。本文提供了一个由高密度畴界组成的一维导电网络平台,对研究电子在具有相互作用的一维电子系统中的行为奠定了基础。首先利用对单层T-VTe2退火的方式来制备单层的新型二维材料V3Te4,其具有非点式的P4g对称性,同时无论是LEED模拟图,STM模拟图还是计算的电子态密度均与实验结果相吻合。对新型二维材料V3Te4进一步的STM与STS表征显示,其在由六方结构的T-VTe2转变为具有四方结构的V3Te4时,由于与基底HOPG之间较弱的相互作用,产生了很多不同取向的畴与畴界,这些畴界不同于本征V3Te4的半导体特性,其呈现金属性。畴界密度较高并且相互连接形成网状结构,从而成为一个研究电子在一维导电网络中行为的友好平台。对应的ARPES表征,也发现除了对应于本征区域的能带之外,还有来源于材料高密度一维导电畴界的能带,其穿越了费米面,再次证实了畴界的金属特性。那么,本文不仅发现了一种新型具有非点式P4g对称性的二维半导体材料V3Te4,而且提供了由V3Te4的高密度畴界组成的一维导电网络,为研究电子在具有相互作用的一维电子系统中的行为奠定了基础。