题目：关联电子中的激子绝缘体相及其实验探测

报告人：张芫山 博士后，德国马克斯普朗克固态物理研究所

时间：2026年1月7日（周三）下午15:00

地点：国家脉冲强磁场科学中心C204

报告摘要：

固体中的关联电子衍生出的新奇物相（如超导态、自旋液体等），不仅带来了对理解物理基本规律的挑战，还带来了许多潜在的应用前景。过渡金属化合物中的d轨道电子是关联电子中的重点关注对象，理解这些过渡金属化合物中d电子与其他电荷、轨道、晶格自由度的相互作用是发现和理解其相应的新奇物相的基础。类比于超导体，激子绝缘体是假说于固体材料中，由于宏观数量激子（即电子-空穴对）凝聚而形成的一种关联电子绝缘体。尽管激子绝缘体假说已提出六十多年，对于块体材料中的激子绝缘体相的确凿实验证据学界仍争论不休。近来，准一维、过渡金属化合物Ta₂NiSe₅被发现是实现激子绝缘体相的有力候选块材^[1]。尽管如此，Ta₂NiSe₅中电荷、轨道、晶格自由度的相互作用模糊了其激子绝缘体相的可能性，质疑了其多体（激子）效应。通过发展亚毫米单晶室温热输运技术^[2-3]、百微米薄膜机械剥离技术^[4]，单轴压电输运技术^[5]，我们厘清了Ta₂NiSe₅中激子、轨道、晶格的相互作用，以及他们对于Ta₂NiSe₅中激子绝缘体相变的贡献。

参考文献：

[1] Y. F. Lu, H. Kono, T. I. Larkin, A. W. Rost*, T. Takayama, A. V. Boris, B. Keimer, H. Takagi*, Zero-gap semiconductor to excitonic insulator transition in Ta₂NiSe₅. Nat. Commun. 8(1): 14408 (2017).

[2] Y.-S. Zhang, J.A.N. Bruin*, Y. Matsumoto, M. Isobe and H. Takagi*, Thermal transport signatures of the excitonic transition and associated phonon softening in the layered chalcogenide Ta₂NiSe₅, Phys. Rev. B 104(12), L121201(2021).

[3] Y.-S. Zhang*, M. Isobe, D. Huang*, and H. Takagi, Thermal transport evidence for electronically driven soft-phonon anomaly in Ta₂NiSe₅, insubmission to Phys. Rev. Lett.

[4] Y.-S. Zhang*, Z. Yang, C. Xiao, M. Isobe, M. Minola, H. Takagi and D. Huang*, Substrate tuning of transition temperature in thin flakes of the excitonic insulator candidate Ta₂NiSe₅, arXiv:2512.12439. in review with Science Advances.

[5] X. Shi*,Y.-S. Zhang, D. Huang, M. Isobe, H. Takagi, B. Keimer and A.V. Boris*, Uniaxial-Pressure Control of Excitonic Fluctuations and Monoclinic Distortions in Ta₂NiSe₅, Phys. Rev. Lett 135(15), 156503(2025).（Editors’Suggestion）

报告人简介：

张芫山，现任职于德国马克斯普朗克固态物理研究所（斯图加特）。本科毕业于清华大学数理基础科学专业，硕士和博士分别毕业于德国马克斯普朗克固态物理研究所（斯图加特）、斯图加特大学。研究集中于通过发展先进实验技术，结合多种实验手段（电、热输运、拉曼散射和单轴压、界面等调制），研究低维固体中新奇物相的物理性质和潜在应用。