近期，固體所極端環境量子中心研究人員發現二硫化鉬（MoS₂）在高壓下發生電荷密度波轉變的跡象,這一發現將對理解MoS₂在更高壓下的超導電性具有指導意義。該研究成果于近日在《物理評論B》 (Physical Review B, 97, 214519 (2018))上在線發表。

　　超導是一種宏觀的量子現象，通常在非常低的溫度下發生，材料從正常態進入超導態的溫度被定義為超導轉變臨界溫度。較低的超導轉變臨界溫度是目前限制超導應用的最大障礙，因而理解超導的成因是提高超導體超導轉變溫度的關鍵。

　　大量研究表明，超導的出現通常伴隨著競爭序（比如電荷密度波、自旋密度波、反鐵磁序）被對體系所施加的外部熱力學參數（比如壓力、化學摻雜）的抑制，因此對超導競爭序的研究有助于理解超導的形成機理。過渡金屬二硫族化合物超導體（如：2H-NbSe2、2H-TaS2、2H-TaSe2等）在發生超導轉變之前都發生電荷密度波轉變，低溫下與超導轉變共存競爭。前期研究已表明：過渡金屬二硫族化合物MoS2在低溫及90 GPa的壓力條件下進入超導態，然而其超導態的成因依然是未解之謎，電荷密度波是否存在有待確認。

　　基于此，固體所研究團隊利用金剛石對頂砧產生高壓，結合高壓低溫電輸運及原位高壓低溫拉曼散射技術，對MoS₂在低于80 GPa的不同壓力條件下的低溫拉曼光譜和電輸運進行了詳細研究。在高壓（11.2GPa）條件下，MoS₂的電阻-溫度曲線上的鼓包標志著電荷密度波的出現。拉曼光譜在34.8GPa，4.5K條件下出現新峰（E′），這個新峰可能來源于電荷密度波轉變導致的布里淵區的折疊。新峰的強度首先隨著壓力的升高而增強，隨后隨壓力升高顯著降低，并伴隨著頻率的軟化。這意味著壓力誘導電荷密度波出現，隨后在超導出現的壓力之前電荷密度波被抑制。

　　這一實驗發現將對理解MoS₂在更高壓下的超導電性具有指導意義，它將MoS₂的超導的出現歸因為壓力對電荷密度波競爭序的抑制，對研究其它超導與電荷密度波共存的體系有重要參考價值。

　　【文章鏈接】https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.97.214519

　　圖1. MoS₂的電阻-溫度曲線。(a)為半導體區域， (b)為金屬區域，其中箭頭為電阻-溫度曲線上的鼓包。

　　圖2. 二硫化鉬在5.7K不同壓力下的拉曼散射結果。 (a) 在拉曼頻率-壓力坐標下的拉曼散射強度二維圖。 (b) 5.7K不同壓力的拉曼散射光譜。 (c) 5.7K下E′峰的強度隨壓力的變化以及E²_2g (d)  A_1g (e) 和E¹ _2g (f)模式的頻率隨壓力的變化。