具有B六元环结构的金属二硼化物因其独特的晶格结构诱导的非平庸拓扑态,以及在压力和掺杂下的异常超导行为,引起了相关领域研究人员的广泛关注。β -MoB2是一种拓扑声子材料,其声子表面态的存在已被实验证实。β -MoB2在压力下会依次出现结构相变和两个超导区域。其中,超导区域Ⅰ晶格结构对应β -MoB2,超导区域Ⅱ对应于结构相变后的α -MoB2。该体系最高超导转变温度可达32K,为高压下的α -MoB2。目前,理论研究工作已经成功解释了α -MoB2的超导起源,发现β -MoB2结构在压力下不是超导的,但其在掺杂后会转变为α -MoB2并出现超导。研究人员认为这种超导转变可能源于β -MoB2中的局域结构或是由于表面声子增强的电声耦合。因此,为了理解β -MoB2中丰富物理现象的起源,对其声子性质的进一步研究是十分必要的。
鉴于此,研究团队通过改进晶体生长工艺获得高质量的β -MoB2单晶材料,并结合系统的偏振Raman光谱测量和第一性原理计算对其声子性质作了深入研究。研究发现,在单晶的ac 面除了晶体D3d 点群所预言的五个Raman振动模式外,还存在着两个新的反常模式。它们在能量上与晶体的两个A1g 模式接近,并在转角偏振光谱上也展现出类似的对称性。将单晶冷却到4.2K的低温下时,这两个反常模式依然存在。此外,反常模式在整个温区中皆展现出对称的洛伦兹线型,表明其在常压下具有弱的电声耦合强度。
上述研究工作得到国家重点研发计划项目、国家自然科学基金-大科学装置联合重点项目、国家自然科学基金的支持。