合肥研究院高压调控PdTe2拓扑狄拉克点的理论研究取得进展

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所在高压调控PdTe2拓扑狄拉克点的理论研究方面取得新进展。研究发现，改变外加压力可以调控材料中第I类和II类狄拉克点的产生和消失。相关研究结果发表在《物理评论B》上，研究工作由合肥研究院固体所功能材料研究室研究员孙玉平、鲁文建课题组与瑞士联邦理工学院博士吴泉生、南方科技大学博士巩朋来合作完成。

过渡金属二硫族化合物MX2具有丰富的物理性质，如电荷密度波、超导等特性。研究表明，在WTe2和WoTe2材料中存在第II类外尔点，这使MX2体系成为拓扑物理研究的新材料。PdTe2被理论和实验证实存在第II类狄拉克点，PdTe2还具有1.7K的超导电性。因此，研究高压下PdTe2狄拉克点和超导的演化对探索该材料中可能的拓扑超导具有重要意义。

研究人员通过第一性原理计算，系统研究了不同压力下PdTe2、PtSe2和PtTe2的能带结构。结果表明，PdTe2的第II类狄拉克点在6.1 GPa时消失，有趣的是，在4.7GPa会产生一个新的第I类狄拉克点。与PtSe2和PtTe2不同，PdTe2的第I类和第II类狄拉克点可以在一定压力下共存(4.7-6.1 GPa)。PdTe2第I类的狄拉克点的产生和第II类的狄拉克点的消失，归因于高压导致的布里渊区Γ点和A点相应态的能量的上移和下移，这种能量的上移和下移是由于层间Te-Te原子具有反键和成键特性。此外，加压后PdTe2的超导转变温度(TC)逐渐减小，从常压下的1.97K下降到10GPa下的0.67K，但在两类狄拉克点共存的区域内TC仍高于1 K。高压下PdTe2丰富的狄拉克点转变和超导特性，使PdTe2成为研究狄拉克费米子和超导之间关系的新材料。 　 

研究工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金项目的资助。

图1.加压后狄拉克点的演化图以及在5GPa下第I和II类狄拉克点的电子能量色散三维图。

　　图2.狄拉克点附近的电荷密度分布。第I类的狄拉克点的产生和第II类的狄拉克点的消失归因于布里渊区Γ点和A点相应态的能量的上移和下移。