拓扑材料WTe_2的可控生长和物性调控

作者：李启远; 赵晨晓; 郑浩^*; 李绍春^*

来源：中国科学:物理学 力学 天文学 , 2022, 52(06): 148-154.

• 二维拓扑绝缘体
• Weyl半金属
• WTe_2
• 分子束外延
• 扫描隧道显微镜/谱
• 应力调控
• 原子插层
• 超导

二维拓扑绝缘体由于具有受到拓扑保护的螺旋形(Helical)边缘态可以实现量子自旋霍尔效应;拓扑超导体由于具备满足非阿贝尔统计的马约拉纳(Majorana)零能模而成为实现拓扑量子计算的主要候选材料. WTe_2同时具备成为二维拓扑绝缘体和拓扑超导体的可能性.本文介绍利用分子束外延技术生长出单层1T′-WTe_2,并利用扫描隧道显微镜/谱(STM/STS)揭示其半金属型的电子结构和拓扑边缘态的进展.通过衬底形变在1T′-WTe_2薄膜中引入应力作用,驱动了1T′-WTe_2的拓扑非平庸的全能隙绝缘相,从而实现真正意义的二维拓扑绝缘体.还利用碱金属插层的方法在体相Td-WTe_2中进行电子掺杂,实现了常压下的超导转变. XRD结构分析显示K原子插层对TdWTe_2晶格结构的影响可以忽略不计,表明超导态的WTe_2仍可能具有拓扑非平庸性质.

• 单位
  南京大学; 固体微结构物理国家重点实验室; 上海交通大学