层状 Kagome 硫族化合物的晶体结构、性质及压力诱导的绝缘体 - 金属转变

具有 Kagome 晶格的层状材料因其存在非平凡拓扑能带和可调控的关联电子态而备受关注。本研究探讨了一种独特的范德华 (vdW) 材料体系 $A_{2}M_{3}X_{4}$（$A$ = K, Rb, Cs；$M$ = Ni, Pd；$X$ = S, Se），其中过渡金属 Kagome 晶格、硫族元素蜂窝状晶格和碱金属三角晶格同时共存。该材料的一个显著特征是每个 Ni/Pd 原子位于四个硫族原子的中心，形成局部四方平面环境。这种晶体场环境导致 Ni$^{2+}$/Pd$^{2+}$ 处于低自旋态 $S$ = 0。我们对两种代表性化合物 Rb$_{2}$Ni$_{3}$S$_{4}$ 和 Cs$_{2}$Ni$_{3}$Se$_{4}$ 的晶体生长、晶体结构、磁性和输运性质进行了系统研究，样品包括粉末和单晶。两种化合物均表现出非磁性 $p$ 型半导体行为，这与 Ni$^{2+}$ 离子的特定化学环境以及碱金属插层的 vdW 结构密切相关。此外，Cs$_{2}$Ni$_{3}$Se$_{4}$ 在高达 87.10 GPa 的压力下的输运测量中经历了绝缘体 - 金属转变 (IMT)，且未发生任何结构相变，而 Rb$_{2}$Ni$_{3}$S$_{4}$ 则保持其半导体行为。