近期，固体所极端环境量子中心研究人员发现二硫化钼（MoS2）在高压下发生电荷密度波转变的迹象。这一研究工作于近日在线发表在《物理评论B》 (Physical Review B, 97,214519 (2018))上。
超导是一种宏观的量子现象，通常在非常低的温度下发生，材料从正常态进入超导态的温度被定义为超导转变临界温度。较低的超导转变临界温度是目前限制超导应用的最大障碍，因而理解超导的成因是提高超导体超导转变温度的关键。
大量研究表明，超导的出现通常伴随着竞争序（比如电荷密度波、自旋密度波、反铁磁序）被对体系所施加的外部热力学参数（比如压力、化学掺杂）的抑制，因此对超导竞争序的研究有助于理解超导的形成机理。过渡金属二硫族化合物超导体（如：2H-NbSe2、2H-TaS2、2H-TaSe2等）在发生超导转变之前都发生电荷密度波转变，低温下与超导转变共存竞争。前期研究已表明：过渡金属二硫族化合物MoS2在低温及90GPa的压力条件下进入超导态，然而其超导态的成因依然是未解之谜，电荷密度波是否存在有待确认。
基于此，固体所研究团队利用金刚石对顶砧产生高压，结合高压低温电输运及原位高压低温拉曼散射技术，对MoS2 在低于80GPa的不同压力条件下的低温拉曼光谱和电输运进行了详细研究。在高压（11.2 GPa）条件下，MoS2 的电阻-温度曲线上的鼓包标志着电荷密度波的出现。拉曼光谱在34.8GPa，4.5K条件下出现新峰（E′），这个新峰可能来源于电荷密度波转变导致的布里渊区的折叠。新峰的强度首先随着压力的升高而增强，随后随压力升高显著降低，并伴随着频率的软化。这意味着压力诱导电荷密度波出现，随后在超导出现的压力之前电荷密度波被抑制。
这一实验发现将对理解MoS2在更高压下的超导电性具有指导意义。它将MoS2的超导的出现归因为压力对电荷密度波竞争序的抑制。对研究其它超导与电荷密度波共存的体系有重要参考价值。
【文章链接】https://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevB.97.214519
图1. MoS2的电阻-温度曲线。(a)为半导体区域，(b)为金属区域，其中箭头为电阻-温度曲线上的鼓包。
图2. 二硫化钼在5.7K不同压力下的拉曼散射结果。 (a) 在拉曼频率-压力坐标下的拉曼散射强度二维图。 (b) 5.7K不同压力的拉曼散射光谱。 (c) 5.7K下E′峰的强度随压力的变化以及E22g (d) A1g (e) 和E1 2g (f)模式的频率随压力的变化。
