极端条件下二维层状稀(碱)土-过渡族化合物的非常规物性及其机理研究

具有低维电子结构的化合物材料，常伴随许多常规三维材料不具备的新颖现象和奇异特性，是当前凝聚态物理前沿研究领域的一个热点问题。稀土类硫族化合物和铁基磷族化合物是两类受到广泛关注的典型低维材料。这些材料中的电荷密度波、自旋密度波，以及超导电性的机制依然没有完全解决，这些有序态之间常常表现出既共存，又相互竞争的关系。在极端条件下，这一方面的新现象与新规律是凝聚态物理与材料物理的研究前沿。.本项目将在申请人所掌握的多种晶体生长技术的基础上，以不同方式合成相关材料的高质量单晶样品，系统地研究单晶样品的电输运、磁性、比热和光学特性，确定Fermi面。并通过磁场与高压对有序态/量子临界点调控的研究，揭示这些材料中新非常规现象形成的机理。与此同时，开发具有新奇量子现象的新材料。

低维材料是近年来凝聚态物理研究领域中最热门的研究课题之一。莫特绝缘体、高温超导、电荷密度波、巨磁电阻、重费米子等体系，已然成为低维强关联体系中最为典型的代表。在这些体系中，电荷、自旋、轨道、晶格等自由度相互竞争和合作,使得体系呈现出常规三维材料不具备的新颖现象和奇异特性。在本研究项目中，我们主要关注一些低维体系新材料的合成与高质量单晶的生长，在此基础上开展系统的物理性质研究。所开展的主要工作有：. 1）合成出系列高质量的铁基超导与母体材料大单晶，在此基础上开展与合作开展了系列研究。2）合成了新型铁硒材料Na2Fe2Se2O，并详细地研究了其热、电、磁等基本物理性质；发现Na2Fe2Se2O是能隙大小为0.26 eV的莫特绝缘体，为新的高温超导候选材料。3）生长了类铁基结构材料CaMnBi2单晶，发现低温时，磁阻在高场下随磁场呈线性变化，表明在该体系中存在线性的色散关系；dHvA效应的测量表明该体系存在两个极小的费米面，电子自旋有效质量非常小，进一步预示了该材料中的二维Bi原子层中存在各向异性的狄拉克费米子。4）在电荷密度波材料RETen（RE, 稀土元素；n =2.5, 3）中，通过Pd的插层，迅速压制CDW相变温度，随后出现超导电性。该体系的电子相图与铜氧化物高温超导体、铁基高温超导体的电子态相图形状十分类似。在这种材料中，通过掺杂这一简单手段就可调制CDW和超导两种基态，提供了一个理想的体系来供人们进一步研究CDW和超导态之间的关系。此外，还在少层石墨烯中成功地实现了超导电性；发现了常压下具有最高超导转变温度的新有机超导体。