近日，暨南大学物理与光电工程学院郑飞鹏副教授与合作者在国际权威学术期刊Science Advances发表题为“Doping-tunable charge ordering in semiconducting single-layer Cr₂Se₃”的研究成果。郑飞鹏副教授与新加坡国立大学陈伟教授为论文的共同通讯作者。新加坡国立大学段嗣盛博士与浙江大学苟健教授为共同第一作者。

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电荷密度波（CDW）作为一种电荷有序相，是研究电子—电子相互作用、电子—声子耦合及量子相变的重要平台。在 CDW 材料中，载流子密度对体系物性具有显著影响，通常可通过外源离子掺杂进行调控，并借助光电子能谱、输运测量等手段在宏观或介观尺度上探测。然而，在无外源离子掺杂的 CDW 体系中，直接在原子尺度实现观测的研究仍较为罕见。

在本研究中，我们利用扫描隧道显微镜（STM）在半导体型单层 Cr₂Se₃中实现了可调控掺杂条件下颗粒状电荷有序的实空间观测。低温实验观测到晶格畸变、费米能级处带隙调制以及 STM 对比度反转等现象，这些均表明体系中出现了电荷序。并且，该电荷序可通过载流子类型灵活调节：空穴掺杂会抑制电荷有序，而电子掺杂则可诱导出周期为 3√3 × 3√3的新型 CDW 相。第一性原理计算进一步显示，上述电荷序可能源于掺杂所引起的费米面嵌套效应。

本研究不仅加深了对二维半导体中 CDW 现象的理解，也为其在量子器件中的潜在应用提供了理论参考与实验基础。该研究得到国家自然科学基金项目、广东省自然科学基金等项目的支持。

全文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adx8310