Theo lý thuyết chuyển pha Landau, bản chất của quá trình chuyển pha là sự phá vỡ đối xứng, đây là thước đo không gian cơ bản định fun88 chính thức cấu trúc vật chất và tạo ra các pha lượng tử mới Tuy nhiên, sự chuyển pha giữa các cấu trúc phân lớp và không phân lớp trong các hệ thống đồng phân thường bị giới hạn ở cùng một mạng liên kết - sự khác biệt rất lớn về năng lượng bề mặt và liên kết hóa học ngoài mặt phẳng giữa hai loại cấu trúc khiến cho sự chuyển tiếp trực tiếp giữa nhau cực kỳ hiếm Vật liệu Van der Waals (vdW) thể hiện tính dị hướng phụ thuộc lớp do liên kết cộng hóa trị trong mặt phẳng mạnh và tương tác van der Waals ngoài mặt phẳng yếu; hầu hết các chuyển pha được báo cáo trong các vật liệu phân lớp chỉ liên quan đến biến dạng mạng trong mặt phẳng mà không làm thay đổi tương tác van der Waals giữa các lớp, chẳng hạn như MoTe₂Chuyển từ pha 2H sang pha 1T′, In₂Se₃, vv, hệ thống vẫn duy trì mạng phân lớp trước và sau quá trình chuyển đổi TiSe đã báo cáo trước đó₂–Ti₂Se₉Sự chuyển pha phân lớp/không phân lớp đi kèm với sự kết tủa nguyên tử và sự thay đổi thành phần và thường không thể đảo ngược Do đó, vẫn còn thiếu nghiên cứu có hệ thống về quá trình chuyển đổi phân lớp ↔ không phân lớp của cùng một thành phần và tạo ra các pha tôpô phụ thuộc vào cấu trúc Công trình này sử dụng bán kim loại tôpô PtBi₂Điền vào khoảng trống này cho đối tượng

Giáo sư Chu Gia Đông, Phó giáo sư Zheng Shoujun và Giáo sư Jiang Wei của fun88 đăng nhập đã hợp tác với Tiến sĩ Yang Liu của Đại học Tam Hiệp Trung Quốc và những người khác để báo cáo quá trình chuyển pha thuận nghịch của PtBi₂ giữa pha sắt điện phân lớp (L-FE) và pha T′ (NL-T′) không phân lớp được điều khiển bởi một trường bên ngoài Khi quét điện áp và dòng điện, thiết bị thể hiện vòng trễ điện trở thuận nghịch, bắt nguồn từ hiệu ứng gia nhiệt Joule giao diện và bước nhảy điện trở tiếp xúc gây ra bởi sự thay đổi pha Thông qua kính hiển vi điện tử truyền qua quét trường tối hình khuyên góc cao (HAADF-STEM), nhóm nghiên cứu đã xác nhận pha NL-T′ được hình thành trong quá trình chuyển pha: một nửa số nguyên tử Pt trong pha L-FE di chuyển vào khe van der Waals và liên kết với các nguyên tử Bi ở lớp liền kề, cho thấy cơ chế độc đáo của "tách trong lớp + tái cấu trúc giữa các lớp" Các tính toán của DFT cho thấy thêm rằng quá trình chuyển pha giao diện này không chỉ mang lại những thay đổi trong cấu trúc phân lớp/không phân lớp mà còn đi kèm với những thay đổi về các bất biến tôpô phụ thuộc vào cấu trúc, do đó thiết lập kỹ thuật pha phân lớp/không phân lớp như một nền tảng mới để khám phá các trạng thái lượng tử tôpô và chức năng

fun88 chính thức 1 Ba pha có thể có của phổ PtBi₂ và phổ SHG và Raman phụ thuộc vào nhiệt độ ( a - c ) Mặt trên và mặt bên của ba cấu trúc ổn định (từ trái sang phải, pha L-FE sắt điện phân lớp, pha T LT phân lớp và pha T ′ NL-T ′ không phân lớp) sau khi tối ưu hóa DFT ( d ) Phổ phonon pha NL-T’ không có tần số ảo, cho thấy cấu trúc ổn định ( e ) Góc phân cực giải quyết tín hiệu SHG của vảy pha L-FE (f) Phổ SHG ở nhiệt độ thay đổi tại chỗ Tín hiệu giảm mạnh gần khoảng 600k, báo hiệu sự xuất hiện của quá trình chuyển pha; fun88 chính thức nhỏ là một bức ảnh quang học có phần mỏng (h) Phổ Raman thay đổi nhiệt độ tại chỗ của mảnh L-FE PtBi₂ (j) Đồ thị đạo hàm của chuyển động chế độ Raman theo nhiệt độ

fun88 chính thức 2 Vòng trễ điện trở do dòng điện cảm ứng trong PtBi₂ (a) Ảnh quang học và sơ đồ cấu trúc của thiết bị ( b ) Điện trở tiếp xúc (hai đầu dò) và điện trở bốn đầu dò là hàm của nhiệt độ, cho thấy sự vận chuyển bị chi phối bởi điện trở tiếp xúc (c) Đường cong I–V ở 10 K cho thấy độ trễ rõ ràng và bước nhảy hiện tại ở khoảng ± 0,8 V (d) Đường cong R–V của hai đầu dò (màu xanh) và bốn đầu dò (màu xanh lá cây) ở 300 K; bốn đầu dò chuyển đổi không có điện trở, cho thấy rằng chuyển đổi xảy ra trong khu vực giao diện điện cực (e) Đường cong R–V ở các nhiệt độ khác nhau ( f - h ) Phân bố nhiệt độ thiết bị, cấu fun88 chính thức nhiệt độ dọc theo đường chấm chấm và mô phỏng R - V dựa trên hệ thống sưởi Joule phù hợp với thí nghiệm

fun88 chính thức 3 Cấu trúc nguyên tử của pha L-FE và pha NL-T′ ( a - b ) fun88 chính thức ảnh HAADF-STEM mặt cắt của pha L-FE ở mặt phẳng tinh thể (010) và (210) và fun88 chính thức ảnh mô phỏng tương ứng ở bên phải ( cv d ) fun88 chính thức ảnh cắt ngang của pha NL-T theo cùng hướng nhìn ((103), (101)) (e sâu f) Pha L-FE (màu xanh lam) và pha NL-T′ (màu xanh lá cây) cùng tồn tại ở ranh giới pha và đường chấm màu vàng biểu thị đường tái cấu trúc giữa các lớp của các nguyên tử Pt ( g - h ) Cấu fun88 chính thức cường độ nguyên tử dọc theo đường đứt nét màu trắng, phản ánh sự khác biệt về khoảng cách nguyên tử giữa hai pha (i) Kết quả EDX xác nhận rằng hai pha có thành phần giống nhau, cho thấy sự thay đổi pha có cùng thành phần

fun88 chính thức 4 Đường chuyển pha và phân bổ năng lượng ( a ) Đường cong năng lượng của quá trình chuyển pha L-FE → NL-T Pha L-T là trạng thái siêu bền năng lượng cao fun88 chính thức nhỏ là fun88 chính thức ảnh STEM của ba giai đoạn trong thiết bị ( b ) Sơ đồ các đường chuyển pha của ba pha ở các nhiệt độ khác nhau (c) Sơ đồ biểu diễn sự phân tách trong lớp và tái cấu trúc các liên kết hóa học giữa các lớp từ phân lớp đến không phân lớp (d) Đường cong I–V của thiết bị PtBi₂ khác Mũi tên màu vàng biểu thị nhiều trạng thái độ dẫn, tương ứng với nhiều trạng thái pha NL-T ( e ) Tương ứng với fun88 chính thức ảnh STEM mặt cắt ngang của thiết bị, các đường chấm màu trắng đánh dấu các bức tường miền pha NL-T′ khác nhau

fun88 chính thức 5 Sự tiến hóa tôpô được thúc đẩy bởi quá trình chuyển pha phân lớp/không phân lớp ( a - b ) Các dải năng lượng của pha L-FE và pha NL-T with có khớp nối quỹ đạo quay (màu xanh) và không có (màu đỏ) được xem xét và vòng tròn chấm màu xanh lá cây đánh dấu khoảng cách năng lượng được mở bởi SOC ( c - d ) Trạng thái bề mặt của pha L-FE trong các phép chiếu (100) và (001) (e sâu f) Trạng thái bề mặt của pha NL-T′ trong các phép chiếu (100) và (010) (g) Sơ đồ minh họa các trạng thái ranh giới tôpô phân lớp và không phân lớp cũng như sự dị thể tôpô được đề xuất Quá trình chuyển pha thực hiện quá trình chuyển đổi từ chất cách điện Hall spin phân lớp sang chất cách điện tôpô mạnh không phân lớp

Công việc này thực hiện quá trình chuyển pha thuận nghịch giữa pha sắt điện phân lớp (L-FE) và pha tôpô T′ (NL-T′) không phân lớp được điều khiển bởi một trường bên ngoài trong PtBi₂ Vòng trễ điện trở thuận nghịch gây ra bởi nhiệt Joule có liên quan trực tiếp đến quá trình chuyển pha phân lớp/không phân lớp; HAADF-STEM đã xác nhận cấu trúc nguyên tử của pha NL-T′ và cơ chế fun88 chính thức thành "tách lớp + tái cấu trúc lớp giữa" của nó; Các tính toán DFT đã xác nhận tính ổn định, hàng rào năng lượng thay đổi pha và các đặc tính tôpô của pha NL-T Nghiên cứu cho thấy loại và tính đối xứng của liên kết giữa các lớp đóng vai trò chính trong động lực chuyển pha: pha L-FE (chất cách điện spin Hall) có thể được chuyển thành pha NL-T′ (chất cách điện tôpô mạnh) và các bất biến tôpô của cả hai lần lượt là (0;001) và (1;000) Kỹ thuật pha phân lớp/không phân lớp này cung cấp những phương pháp mới để thiết kế các cấu trúc không thể đo lường được, xây dựng các tiếp xúc tôpô đa chức năng và khám phá các mối tương quan điện tử nâng cao (như trật tự từ tính, sóng mật độ điện tích và tính siêu dẫn độc đáo)

Liên kết văn học: