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Three-dimensional ultrafast charge-density-wave dynamics in CuTe, Nature Communications,15, 2386 (2024)
研究CuTe單晶中電荷密度波之三維超快動力學及其相變機制
Nguyen Nhat Quyen, Wen-Yen Tzeng, Chih-En Hsu, I-An Lin, Wan-Hsin Chen, Hao-Hsiang Jia, Sheng-Chiao Wang, Cheng-En Liu, Yu-Sheng Chen, Wei-Liang Chen, Ta-Lei Chou, I-Ta Wang, Chia-Nung Kuo, Chun-Liang Lin, Chien-Te Wu, Ping-Hui Lin, Shih-Chang Weng, Cheng-Maw Cheng, Chang-Yang Kuo, Chien-Ming Tu, Ming-Wen Chu, Yu-Ming Chang, Chin Shan Lue*, Hung-Chung Hsueh*, and Chih-Wei Luo*
2024/11/07
    具電荷密度波(Charge Density Wave, CDW)之量子材料近來引起廣泛的注意與研究，雖然CDW的量子現象已是大家所熟知的，但其形成的機制目前仍眾說紛紜，至今尚無定論。此外，也沒有相關技術可以同時研究CDW在三維空間及時間上的動力學行為。本研究首次利用具軸向解析之激發探測光譜技術研究CuTe晶體中的三維CDW，當光偏振平行晶體的特定軸向時，即可探測該軸向上經由電子與聲子耦合所形成的CDW。由於我們的激發探測光譜具有飛秒的時間解析能力，因此我們可以在時域上清楚分辨電子和聲子的動力學行為，根據不同溫度的光譜，在335 K 的CDW相變時，我們發現只有電子出現弛緩時間增長的相變特徵，然而此時並未觀察到聲子所造成的光譜振盪現象。因此，我們推論在CuTe中，CDW的相變是由電子所驅動的。除此之外，我們亦發現在335 K時CuTe會先沿著晶體的a軸形成長鏈狀一維CDW；當溫度低於280 K時，a軸上的長鏈狀CDW則會藉由彼此間的鏈-鏈耦合作用力，在ab平面上形成一個二維的平面CDW；若溫度進一步低於220 K，CuTe晶體的c軸會出現一不尋常地收縮，使得ab平面上的CDW平面會更靠近彼此，造成反相位鎖定的現象，此時CuTe晶體中的CDW形成一穩定的三維量子態。我們的研究結果成功揭露CDW形成的機制及其在不同溫區的維度演化。a