二硫化钽

二硫化钙是一种无机化合物，化学式为TaS2。 它是一种具有三坐标硫化物中心和三角棱柱或八面体金属中心的层状化合物。 它在结构上类似于二硫化钼 MoS2 和许多其他过渡金属二硫化物材料。 1T-TaS2 多型体表现出一些不寻常的特性。 与许多其他在高温下呈金属状的过渡金属二硫化物 (TMD) 化合物一样，它表现出从 550 K 到 50 K 的一系列电荷密度波 (CDW) 相变。 低于 200 K 的低温绝缘状态，这被认为是由电子关联引起的，类似于许多氧化物。 绝缘状态通常归因于莫特状态。 它在压力下或掺杂时也具有超导性，具有熟悉的圆顶状相图作为掺杂剂或替代等价元素浓度的函数。

亚稳态。 1T-TaS2 不仅在 TMD 中而且在一般的“量子材料”中都是xxx的，因为它在低温下显示出亚稳金属态。 从绝缘状态到金属状态的转换可以通过光学或电脉冲的应用来实现。 金属状态在低温（低于~20K）下是持久的，但它的寿命可以通过改变温度来调整。 亚稳态寿命也可以通过应变来调整。 状态之间的电感应切换是当前感兴趣的，因为它可用于超快节能存储设备。

由于局部电子的受挫三角形排列，该材料被怀疑支持某种形式的量子自旋液态。 作为嵌入电子供体的宿主，它已成为众多研究的主题。

TaS2 由粉末状钽和硫在约 900 °C 下反应制备。 它以碘为传输剂，通过化学气相传输进行提纯和结晶：

TaS2 + 2 I2 ⇌ TaI4 + 2 S

它可以很容易地切割并具有特有的金色光泽。 长时间暴露在空气中后，氧化层的形成会导致表面变暗。 薄膜可以通过化学气相沉积和分子束外延来制备。

已知 TaS2 的三个主要晶相：每个晶胞具有一个 S-Ta-S 层的三角 1T、具有两个 S-Ta-S 层的六方 2H 和每个晶胞具有三个 S-Ta-S 层的菱形 3R； 还观察到 4H 和 6R 相，但频率较低。 这些多晶型物的主要区别在于 S-Ta-S 片层的相对排列，而不是片层结构。

2H-TaS2 是一种体相转变温度 TC = 0.5 K 的超导体，在具有几个原子层厚度的薄片中增加到 2.2 K。 体积 TC 值在 10 GPa 时增加到 ~8 K，然后随着压力的增加而饱和。 相比之下，1T-TaS2 仅在 ~2 GPa 时才开始超导； 作为压力的函数，其 TC 在 ~4 GPa 时迅速上升至 5 K，然后饱和。

在环境压力和低温下，1T-TaS2 是莫特绝缘体。 加热后，它在 TTCDW ~ 220 K 变为三斜电荷密度波 (TCDW) 状态，在 TNCCDW ~ 280 K 变为几乎相称的电荷密度波 (NCCDW) 状态，在 TICCDW ~ 350 K 变为不相称的 CDW (ICCDW) 状态 ，并在 TM ~ 600 K 时变为金属态。

在 CDW 状态下，TaS2 晶格变形以创建周期性的大卫之星图案。 通过电极或在扫描隧道显微镜 (STM) 中向 CDW 状态应用（例如 50fs）光学激光脉冲或电压脉冲（~2–3 V）会导致其降低电阻并产生由纳米组成的马赛克或畴状态 尺寸的区域，其中区域和它们的壁都表现出金属导电性。 这种马赛克结构是亚稳态的，加热后会逐渐消失。

通过光脉冲或电脉冲将材料切换到马赛克或域状态，用于电荷配置存储器 (CCM) 设备。 这种器件的显着特征是它们在低温下表现出非常高效和快速的非热阻切换。 已经证明了电荷密度波振荡器的室温操作和 CDW 状态的热驱动 GHz 调制。