CuxBi2Te2Se 中可能的晶格与电荷序

将金属插层到如二元硫族化物 Bi2X3（X=Te 或 Se）之类的层状拓扑绝缘体材料中，已产生新颖的二维电子气物理、向超导的相变，以及有趣的磁基态。近期令人感兴趣的是由插层驱动的晶格畸变、密度波序以及插层所诱导的不稳定性附近新现象涌现之间的相互作用。在此，我们考察 Cu 插层对三元硫族化物 Bi2Te2Se 的影响。我们报道在 Cu0.3Bi2Te2Se 中于室温下发现周期性晶格畸变，以及在 Td = 220K 附近的电荷密度波转变。我们还首次报道了对 CuxBi2Te2Se 体系的完整研究，以及 Cu 插层对 0.0 $\le$ x $\le$ 0.5 范围内晶体结构、声子结构与电子性质的影响。我们的电子衍射研究揭示了在 ABC 堆垛所禁戒的倒易晶格位置处的强布拉格斑点，可能源于堆垛层错或超晶格。c 轴晶格参数在 0 $\lt$ x $\lt$ 0.2 时随 x 单调变化，但在更高 x 时急剧下降。类似地，拉曼声子模 $A^2_{1g}$ 与 $E_g$ 在 0 $\lt$ x $\lt$ 0.2 时单调软化，但在 x $\gt$ 0.2 时急剧硬化。这表明 Cu 可能插层至 x $\sim$0.2，随后在更高值时发生部分位点替代。由此产生的应变使 0.2 $\lt$ x $\lt$ 0.3 区域易于发生不稳定性与畸变。我们的结果指向在 Td = 220 K 之上存在非公度 CDW。本工作强化了普遍看法，即插层对层状硫族化物中晶格与电荷自由度的不稳定性有显著贡献。