kagome金属ScV$_6$Sn$_6$中竞争的电荷密度波不稳定性

由于其独特几何结构，kagome晶格承载多种多体量子态，包括受阻磁性、超导和电荷密度波(CDWs)，其中大量研究集中于展现与范霍夫鞍点嵌套相关的$2\times2$ CDWs的kagome金属。近来，在kagome金属ScV$_6$Sn$_6$中于$T_{\rm CDW}\approx91$~K以下发现了$\sqrt{3}\times\sqrt{3}$ CDW，其潜在机制与形成过程仍不清楚。利用非弹性X射线散射，我们发现在远高于$T_{\rm CDW}$的ScV$_6$Sn$_6$中占主导的短程$\sqrt{3}\times\sqrt{3}\times2$ CDW，不同于$T_{\rm CDW}$以下的$\sqrt{3}\times\sqrt{3}\times3$ CDW。短程CDW随降温而增长，并伴随声子软化，表明其动力学性质。当$\sqrt{3}\times\sqrt{3}\times3$ CDW出现时，短程CDW受到抑制，揭示了这些CDW不稳定性间的竞争。我们的第一性原理计算表明$\sqrt{3}\times\sqrt{3}\times2$ CDW在能量上更有利，与高温实验观测一致。然而，$\sqrt{3}\times\sqrt{3}\times3$ CDW被选为基态，很可能源于大的波矢依赖电子-声子耦合，这也解释了$T_{\rm CDW}$以上增强的电子散射。ScV$_6$Sn$_6$中竞争的CDW不稳定性导致了不寻常的CDW形成过程，其中最显著的声子软化与静态CDW发生于不同波矢。