二元过渡族金属硫族化合物的高压研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shi2007jie2008
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本论文主要利用高压技术对WTe2、WSe2和MoTe2等三种典型的二元过渡族金属硫族化合物的结构和性质进行了高压研究,总结了压力对这些化合物的结构和物性的影响规律,发现了一些有趣的物理现象。这些研究结果对其物理性质的理解和进一步开展深入的研究具有重要的意义。此外,作为本研究的基础,本文还简要综述了二元过渡族金属硫族化合物的晶体结构、主要物理性质以及能带结构等方面的研究进展。  第一章主要介绍了二元过渡族金属硫族化合物的分类和晶体结构。介绍了这些化合物中存在的直接带隙、电荷密度波、超导电性和大磁阻效应以及外尔半金属等丰富的物理性质和现象。其中,着重介绍了WTe2、WSe2和MoTe2化合物的能带结构和最新研究进展。最后介绍了高压对二元过渡族金属硫族化合物的研究意义。  第二章主要介绍了与本研究相关的高压实验装置以及原位高压测量的方法。重点介绍了原位高压电阻测量、磁测量和霍尔效应的测量等。此外,还介绍了高压技术与同步辐射技术相结合的原位高压X射线衍射和吸收的实验方法。  第三章主要介绍了本论文开展的核心研究工作,即对WTe2的高压研究。在对WTe2的原位高压输运性质研究中发现,在压力作用下WTe2的大磁阻效应逐渐被抑制,在临界压力点(11 GPa)时其大磁阻效应完全消失,随后,出现超导转变。WTe2的超导转变温度随着压力的增大先增大后减小。WTe2的原位高压霍尔效应研究发现,在0 GPa-11 GPa范围内,WTe2的费米面是由空穴载流子主导,但空穴载流子浓度随着压力的增大而逐渐减小,当压力达到11 GPa时霍尔系数符号发生改变,表明在此压力以上WTe2的费米面由电子载流子主导。因而,我们提出在临界压力点11 GPa时发生了费米面的重构,即Lifshitz相变。  第四章主要介绍了本文对WSe2的高压输运特性的研究。发现在17.48 GPa压力以上出现了中间态,其电阻曲线特征为WSe2在一定温度区间表现为金属性质。随着温度的降低,电阻上升然后下降。通过对WSe2的能隙拟合结果的外延,发现当压力大于54.6 GPa时WSe2由半导体转变为金属。  第五章主要介绍了对MoTe2的高压研究。发现在压力作用下MoTe2由温度引起的从单斜结构到正交结构的相变受到抑制。当压力达到4.74 GPa时,该相变完全被抑制,MoTe2在整个温度区间都是单斜结构。单斜结构的MoTe2在压力作用下仍然具有超导电性。此外,压力使得MoTe2的超导转变温度大幅度提升。MoTe2的原位高压霍尔效应研究表明其费米面均由电子载流子占主导地位。
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