论文部分内容阅读
过渡金属包括元素周期表中从ⅢB到ⅡB共10族的一系列金属元素，这类元素的共同特点就是具有未填满的d轨道，因此在形成化合物时表现出许多新奇的物理现象。例如，过渡金属二硫族化合物1 T-TiSe2具有电荷密度波与超导电性竞争的相图，而黄铁矿结构CuSe2表现出铁磁与超导电性共存的行为。这些现象的背后蕴藏了丰富的物理信息并且可能具有广阔的应用前景。 然而d电子的奇异特性使传统的能带理论在研究过渡金属化合物时失效，实验测量成为理解这些新奇现象最直接也是最有效的手段。高质量过渡金属化合物薄膜材料的制备和性质表征对上述物理现象的基础研究和未来的器件应用具有重要意义。在本论文中，利用分子束外延与扫描隧道显微镜技术，我们研究了两种过渡金属二硒化物薄膜的外延生长、缺陷类型、表面重构以及二维极限下的电荷密度波行为、电子结构性质等一系列问题。本论文的主要工作分为以下两个部分: (1)我们利用分子束外延技术在graphene/SiC(0001)衬底上生长了1T-TiSe2薄膜。TiSe2薄膜以近似层状的模式生长，其表面有两种主要的本征缺陷，分别是Se空位缺陷和Se间隙位缺陷。通过原位的扫描隧道显微镜/谱测量，我们发现在TiSe2单层薄膜上仍然存在电荷密度波，并且电荷密度波的关联长度随着TiSe2薄膜中的表面缺陷密度的增加而逐渐变短。我们的研究结果为具有广泛争议的TiSe2中电荷密度波的机理提供了重要信息。 (2)我们在SrTiO3(001)衬底上进行了CuSe2的分子束外延生长和低温扫描隧道显微镜/谱研究。在富Se气氛下，单一相的黄铁矿结构CuSe2以Stranski-Krastanov（层状加岛状）模式生长，其生长的优先取向是(111)平面。我们对直接生长和在多种衬底温度下退火的CuSe2薄膜进行仔细检查和对比，发现我们制备的CuSe2薄膜为Cu终止面，且根据退火温度的变化，Cu终止面再构为两种不同的结构:2×√3重构和√3×√3-R30°重构。扫描隧道显微谱测量表明CuSe2薄膜在费米能级附近的电子态密度很少，与我们实验观察到的CuSe2薄膜的Cu终止面和表面重构现象相一致。我们的研究有助于其它黄铁矿结构过渡金属二硫族化合物薄膜的MBE制备及其物理性质的研究。