近日，华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室袁翔课题组提出并实现了一种新的三元过渡金属硫族化合物的合成——Ta3VSe8。相关成果以“Synthesis and Characterization of 2D Ternary Compound TMD Materials Ta3VSe8”为题在线发表于Micromachines。
在新维度拓扑物理的探索中，二维范德瓦尔斯材料，尤其是具有丰富特性的过渡金属硫族化合物是具有潜力的研究平台。过渡金属硫族化合物是材料科学领域研究中受到广泛关注的材料家族之一。过渡金属硫族化合物展现出类似于石墨的范德瓦尔斯层状结构，过渡金属原子层通常夹在硫族元素原子层之间，可以轻易被机械剥离。过渡金属硫族化合物拥有一系列独特的性质，包括可调节的能隙、光与物质相互作用、自旋-轨道耦合以及谷响应选择性。由于这些独特物理性质，过渡金属硫族化合物在诸多领域具有应用前景，涵盖电子学、光电学、热电学、纳米力学和谷电子学等。
以往的研究主要集中在二元过渡金属硫族化合物上，然而，关于三元过渡金属硫族化合物（其中含有两种金属元素的过渡金属）的研究相对较少。引入新的三元过渡金属硫族化合物可能会扩展现有的研究的视野，因为它们提供了额外的参数来调节样品的特性，并且通过改变元素的比例可以影响物理性质，从而更有利于在其中发掘二维拓扑物性和拓扑准粒子。此外，含有磁性元素的三元过渡金属硫族化合物可能使材料本身自然地谷极化，从而为基于谷电子学的新维度拓扑研究提供可能。
本研究中研究人员通过双温区炉中的化学气相输运法，获得了Ta3VSe8单晶。晶体的尺寸范围约为 9 至 25 mm2，其宏观片状和微观台阶状的特征指明其与石墨类似的范德瓦尔斯层状结构。X 射线衍射（XRD）和能量色散 X 射线光谱分析（EDX），证明了晶体质量和元素分布的均匀性。进一步，不同温度下的拉曼光谱探测与液氦温度至室温的电学输运的研究展现其低温至高温的声子稳定性与随温度升高迅速抑制的正磁阻现象。
本工作由华东师范大学袁翔课题组独立完成。该工作获得国家重点研发计划青年项目、国家自然科学基金的支持与资助。论文以袁翔为本文独立通讯作者，华东师范大学2020级硕士生马原基、2021级硕士生杜宇涵为共同第一作者。
论文链接：https://www.mdpi.com/2072-666X/15/5/591