带绝缘体中的电荷密度波

《Nature Communications》：Charge density wave in a band insulator

　　

摘要

电荷密度波意味着电荷密度的周期性调制。这种现象通常出现在金属系统中，由费米面的不稳定性引起，导致费米面出现完全或部分能隙。在这里，我们提供了实验证据，证明在一种没有费米面的带绝缘体中出现了电荷密度波状态。我们的材料平台\({\rm{\alpha }}\)-Bi₄Br₄的体相和表面在整个布里渊区内都存在能隙。通过低温下的拓扑和光谱成像技术，我们发现了\({\rm{\alpha }}\)-Bi₄Br₄中一种意外的单向电荷调制现象，这种调制打破了晶格的平移对称性。电荷密度波在40 K以下的温度下形成，并在\({\boldsymbol{\alpha }}\)-Bi₄Br₄原有的绝缘能隙之上又增加了一个能隙。此外，我们的输运测量结果显示出了非线性的电导特性，这一现象通常与不相称电荷密度波的滑移模式或相位模式相关联。这些不寻常的观察结果代表了一种新型的电荷密度波。