通过电场效应调控二维材料中的多体态

为了理解具有强电子-电子相互作用系统的复杂物理性质，理想的做法是在调节施加于系统的外部电场的同时控制和监测其性质。事实上，在强关联电子系统中实现多体态的完全电场控制，对于下一代凝聚态研究和器件至关重要。然而，材料必须足够薄以避免体材料中的电场屏蔽。二维材料不存在电屏蔽，其电荷载流子密度可以通过栅极控制。1T TiSe2 是一种典型的二维材料，在其相图中表现出电荷密度波（CDW）和超导性，与其他层状系统（如铜氧化物、铁基磷族化物、稀土和锕系原子晶体）表现出若干相似之处。通过研究厚度为 10 nm 或更薄的 1T TiSe2 单晶，该单晶封装在二维六方氮化硼层中，我们实现了对 CDW 相变温度（从 170 K 调至 40 K）和超导相变温度（从 0 K 的量子临界点调至 3 K）的前所未有的控制。通过电驱动 TiSe2 经历不同的有序电子相，我们能够研究多体态之间相变的细节。对由 Little-Parks 效应引起的磁阻周期性振荡的观察表明，超导性的出现与超导序参量的振幅和相位在空间上的纹理直接相关，对应于二维超导矩阵。我们推断，该超导矩阵由嵌入在公度 CDW 态中的非公度 CDW 态矩阵支撑。我们的结果表明，空间调制的电子态对于二维超导性的出现至关重要。