【摘 要】
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通过调节二维（2D）层状材料的固有电子性质,来发现其新的、奇异的性质,然后在各种现实应用中加以利用,是凝聚态物理研究的活跃领域。本论文采用应变等物理方法和原子插层、掺杂等化学方法,对一些选定层状材料的电子性质进行了调节。密度泛函理论计算用来指导我们选择原子和洞察适合实验方法的材料。我们用这种方法预测了新的奇异的电子性质,然后用实验的方法对一些预测的性质进行了合成和确认。利用低温输运实验和基于同步辐
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通过调节二维（2D）层状材料的固有电子性质,来发现其新的、奇异的性质,然后在各种现实应用中加以利用,是凝聚态物理研究的活跃领域。本论文采用应变等物理方法和原子插层、掺杂等化学方法,对一些选定层状材料的电子性质进行了调节。密度泛函理论计算用来指导我们选择原子和洞察适合实验方法的材料。我们用这种方法预测了新的奇异的电子性质,然后用实验的方法对一些预测的性质进行了合成和确认。利用低温输运实验和基于同步辐射的表征手段对其电子、化学和结构特性进行了表征。在第一项研究中,我们利用应变调节了层状三元过渡金属硫化物ZrGeTe4的电子和光学性质。二维ZrGeTe4晶体是一种具有各向异性弹性和光学响应的半导体材料。外加压缩或拉伸应变可以调制其带隙及其光吸收边。特别是在压缩应变下,在单层ZrGeTe4中观察到了半导体-金属相变。二维单层ZrGeTe4的柔性和显著的应变可调电子特性使其在纳米尺度的电子和光电方面具有丰富的应用。在第二个研究中,利用第一性原理计算,我们预测了 Sn插层TaSe2中具有反转对称性保护的鼓状表面态,增强的超导转变温度和拓扑节线特征。利用化学气相输运技术,我们合成了 Sn0.5TaSe2单晶。通过对所合成的单晶进行低温实验,我们验证了我们关于TaSe2超导转变温度提高的理论结果,发现低输运实验可以提高20倍（~3k）。基于同步辐射的表征,我们发现Sn原子向TaSe2转移电荷。总之,这些性质的共存使得Sn0.5TaSe2成为拓扑超导电性的潜在候选材料。此外,我们还将Cr插入到TaSe2中。我们通过低温输运实验发现Cr可以诱导TaSe2金属相向半导体相转变。Cr自旋极化电子产生了混合态,改变了自旋有序性。通过温度依赖的磁性实验,在顺磁性诱导下观察到Cr0.05TaSe2单晶中居里温度约为50K。在第三个研究中,我们调制和研究了 1T-TiSe2中电荷密度波（CDW）相的性质。我们采用化学气相输运技术合成了 SnxTiSe2单晶。利用同步辐射角分辨光电子能谱（ARPES）对其电子性质进行了研究,以了解在TiSe2中Sn插层引入电荷对CDW机制的演化过程。我们观察到1T-TiSe2中的CDW相随着电荷转移的增加逐渐被抑制。在温度依赖的ARPES结果中观察到一个类似Jahn-Teller（JT）的Se 4p价带的向下移位。我们认为JT机制是驱动机制,也是解释母体和Sn插层1T-TiSe2体系中CDW形成机制的最微妙方法。
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