近日，中國科學(xué)院微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所唐述杰團(tuán)隊(duì)與斯坦福大學(xué)沈志勛團(tuán)隊(duì)以及美國勞倫斯伯克力國家實(shí)驗(yàn)室Sung-Kwan Mo教授開展合作研究。利用分子束外延（MBE）技術(shù)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量單層1T-ZrTe2薄膜制備，并通過角分辨光電子能譜（ARPES）和掃描隧道顯微鏡（STM）對其研究，揭示了BEC極限下預(yù)形成激子氣相存在的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。相關(guān)研究成果以“Signatures of the exciton gas phase and its condensation in monolayer 1T-ZrTe2”為題于2月27日發(fā)表于Nature communications雜志上（Nat. Commun. 14, 1116 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-36857-7）。

　　在本項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)首先使用ARPES和STM確認(rèn)了單層1T-ZrTe2中存在2×2 CDW基態(tài)。進(jìn)一步的，通過多手段的載流子調(diào)制實(shí)現(xiàn)電子相互作用抑制，揭示了1T-ZrTe2在CDW轉(zhuǎn)變溫度Tc以上并不會(huì)直接進(jìn)入正常態(tài)，而是存在一個(gè)關(guān)聯(lián)性顯著影響的中間態(tài)。同時(shí)中間態(tài)表現(xiàn)出奇特的能帶和能量依賴折疊行為，證實(shí)是在激子凝聚進(jìn)入CDW態(tài)之前的預(yù)形成激子氣相的特征。該工作研究表明單層1T-ZrTe2是一種具有高度可調(diào)制電子結(jié)構(gòu)的EI候選材料，為研究激子效應(yīng)提供了二維平臺(tái)，且它的層狀性質(zhì)有利于構(gòu)建范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)，在開發(fā)激子效應(yīng)方面具有廣闊的應(yīng)用前景，如利用磁性實(shí)現(xiàn)自旋超流。

　　博士后宋葉凱和賈春婧為該工作共同第一作者，Sung-Kwan Mo，沈志勛和唐述杰為共同通訊作者，上海微系統(tǒng)所為第一單位。本工作獲得了國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院先導(dǎo)B類、上海市啟明星計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。

　　論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-36857-7

　　圖1. 外延生長單層1T-ZrTe2中CDW態(tài)的溫度演化