TiSe$_2$ 中由晶格涨落而非激子关联介导的电子局域化
材料科学
2025-06-10 v2
摘要
TiSe 被认为是一种带隙约 0.1 eV 的绝缘体。它引起了广泛关注，因为在众多独特性质中，许多人认为 TiSe 是激子绝缘体的罕见实现。在 200 K 以下，TiSe 从高通量对称（{P-3m1}）相转变为低对称（{P-3c1}）相。本文我们确认 TiSe 在 {P-3m1} 和 {P-3c1} 相中确实均为绝缘体。然而，该绝缘态并非由激子效应驱动，而是由 {P-3m1} 相的对称性破缺驱动。在 CDW 相中，对称性破缺是静态的。在高温下，热驱动的瞬时偏离 {P-3m1} 在声子的特征时间尺度上打破了对称性。即使时间平均的\emph{晶格}结构呈现 {P-3m1} 对称性，时间平均的\emph{能带}结构却更接近 CDW 相——这是由动力学对称性破缺诱导的金属-绝缘体转变的罕见实例。我们通过高保真、自洽的多体微扰理论形式，结合分子动力学模拟以捕捉热无序效应，确立了这些结论。该多体理论显式包含了极化率中的梯形图，以\emph{第一性原理}方式纳入了激子效应。激子对势的修正很小，排除了 TiSe 是激子绝缘体的可能性。电荷自洽性对于区分金属态与绝缘态至关重要。
引用
@article{arxiv.2311.08015,
title = {Lattice fluctuations, not excitonic correlations, mediated electronic localization in TiSe$_2$},
author = {Ross E. Larsen and Dimitar Pashov and Matthew D. Watson and Swagata Acharya and Mark van Schilfgaarde},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.08015},
year = {2025}
}