第二类Dirac半金属AX2（A=Pd、Pt；X=Se、Te）高压物性研究

High pressure, with its ability to adjust the lattice and electronic structures, is a powerful tool to tune materials quantum states and be used to explore novel phenomena that are not available at ambient pressure. Transition metal dichalcogenides (TMDs) are ideal for conducting these studies due to their rich physics manifested, such as charge density wave, superconductivity, nontrivial topological electronic states and large magnetoresistance. Based on our high-pressure research experience with TMDs, in this project we will focus on the newly-discovered type-II Dirac semimetals, AX2 (A=Pd, Pt; X=Se, Te). We will aim at three targets: (i) the pressure evolution of topological quantum states of AX2; (ii) superconducting behaviors of PdTe2 under high pressure and their physics behind; (iii) possible pressure-induced superconductivity of PtX2, through an array of experimental measurements including high-pressure resistance, Hall effect, synchrotron X-ray diffraction and Raman scattering, coupled with high-pressure theoretical calculations.

高压通过压缩晶格进而调节电子结构，是调控材料量子态和发现新物态、新现象的有效手段。过渡金属二硫族化合物表现出异常丰富的物理现象，包括电荷密度波、超导电性、非平庸拓扑量子态及超大磁电阻效应等，是开展高压下相关研究的理想体系。本项目中，申请人在已有的高压研究基础之上，选取最近发现的第二类Dirac半金属材料AX2（A=Pd、Pt；X=Se、Te）为研究对象，以压力为晶格和电子结构的调控参量，通过电阻、霍尔、同步辐射X射线衍射和拉曼等多种物性测量并结合理论计算，研究AX2拓扑量子态的演化行为，揭示PdTe2超导临界参量的变化规律及其内在机理，探索PtX2可能的超导电性。

拓扑和关联物理是凝聚态物理和材料物理领域的热点和前沿，相关研究分别展现了极其丰富的物理内涵，近年来二者交叉融合和相互调控研究更是催生了大量新奇量子态和量子效应的发现。本项目以压力作为主要调控参量，系统研究了AX2等拓扑和关联电子材料中量子态的演化行为、形成机制以及相关物理现象，发现了一些新物态，取得了一些原创性成果，发表直接相关SCI论文10篇，包括1篇Advanced Materials、8篇Phys. Rev. B和1篇J. Phys.: Condens. Matter。具体地，原创性成果包括：1）系统研究了PtSe2高压下的电学、晶格动力学和结构演化，发现拓扑态转变和2D-3D结构过渡行为，超高压下（>100 GPa, 1.8-300 K）未发现超导电性；2）发现了三重简并费米子材料PtBi2高压诱导的超导电性；3）超导材料PdBi2高压下不可逆超导演化；4）TiTe2、NiTe2高压下结构和电学性质演化行为；5）在准一维链状材料拓扑电荷密度波(TaSe4)2I中，发现了高压下具有短程无序长程有序新奇结构的超导相；6）准一维电荷密度波材料CuTe高压诱导超导电性；7）铁磁半金属Co3Sn2S2中巨霍尔效应和磁性的高压调控；8）拓扑节线半金属ZrSiS中非平庸拓扑态与结构对称性密切相关的直接实验证据；9）V基Kagome（笼目）晶格材料CsV3Sb5电荷密度波随压力演化和压力诱导超导再入现象。