Ta$_2$Pd$_3$Te$_5$中存在激子绝缘体态的证据

激子绝缘体 (EI) 是窄带隙半导体和半金属的一种奇异基态，源于由吸引库仑相互作用束缚的电子 - 空穴对的自发凝聚。尽管对 EI 的研究可追溯至半个世纪前，但其在真实材料中的存在仍是一个备受争议的话题。在本研究中，通过系统的实验和理论调查，我们为范德华化合物 Ta$_2$Pd$_3$Te$_5$中存在 EI 基态提供了证据。密度泛函理论计算表明它是一种具有小能带重叠的半金属，而各种实验则显示出具有清晰能带隙的绝缘基态。当我们将电子 - 空穴库仑相互作用纳入计算时，我们获得了一个 EI 相，其中电子对称性破缺打开了一个多体能隙。角分辨光电子能谱测量表明，随着热激发载流子数量在平衡态和非平衡态下变得足够大，能带隙闭合且色散关系发生显著变化。结构测量揭示了绝缘态下晶体对称性的轻微破缺及极小的晶格畸变，这不足以解释显著的能隙打开。因此，我们将 Ta$_2$Pd$_3$Te$_5$中具有能隙打开的绝缘基态归因于激子凝聚，其中与对称性破缺电子态的耦合诱导了晶体结构的微妙变化。