Ta$_2$NiSe$_5$中由掺杂调控的激子绝缘体到半金属转变

L. Chen; T. T. Han; C. Cai; Z. G. Wang; Y. D. Wang; Z. M. Xin; Y. Zhang

doi:10.1103/PhysRevB.102.161116

Ta$_2$NiSe$_5$中由掺杂调控的激子绝缘体到半金属转变

强关联电子 2020-10-22 v1 材料科学超导电性

作者: L. Chen , T. T. Han , C. Cai , Z. G. Wang , Y. D. Wang , Z. M. Xin , Y. Zhang

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摘要

激子绝缘体(EI)是一种引人入胜的物质绝缘相,其中电子与空穴结合成所谓激子,并通过玻色-爱因斯坦凝聚(BEC)形成相位相干态。其理论概念早在数十年前就已提出,但由于EI在天然材料中极少出现且缺乏调控激子凝聚的方法,后续研究非常有限。在本文中,我们报道了利用原位钾沉积在Ta $_2$ NiSe $_5$ 中实现掺杂调控的EI到半金属转变。结合角分辨光电子能谱(ARPES),我们以空前的精度描绘了通过EI转变的电子结构演化。结果不仅表明Ta $_2$ NiSe $_5$ (TNS)是源于半金属非相互作用能带结构的EI,还分辨出两个连续转变,可分别归因于相位退相干和配对破缺。我们的结果揭示了TNS的巴丁-库珀-施里弗(BCS)-BEC交叉行为,并证明通过其碱金属沉积可精确调控其能带结构与激子结合能。这为研究BCS-BEC交叉现象铺平了道路,可望对凝聚态及其他多体系统中的多体物理提供见解。

关键词

激子绝缘体半金属掺杂调控转变 Ta2NiSe5 角分辨光电子能谱 BCS-BEC交叉碱金属沉积

引用

@article{arxiv.2010.11059,
  title  = {Doping-controlled transition from excitonic insulator to semimetal in Ta$_2$NiSe$_5$},
  author = {L. Chen and T. T. Han and C. Cai and Z. G. Wang and Y. D. Wang and Z. M. Xin and Y. Zhang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2010.11059},
  year   = {2020}
}

备注

5 pages, 4 figures, See Supplemental Material at http://link.aps.org/supplemental/ 10.1103/PhysRevB.102.161116

Ta$_2$NiSe$_5$中由掺杂调控的激子绝缘体到半金属转变

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