Letter
物性物理学：電場効果により二次元物質の多体状態を制御する
Nature 529, 7585 doi: 10.1038/nature16175
強い電子–電子相互作用がある系の複雑な物理を理解するのに理想的なのは、この系にかけた外部電場を調整しながら（電場効果）、その特性を制御・観察することである。実際、強相関電子系の多体状態を電場で完全に制御することは、次世代の物性物理研究とデバイスに不可欠である。しかし、バルク物質における電場遮蔽を避けるには、この物質は十分薄くなければならない。二次元物質は電気遮蔽を受けず、その電荷キャリア密度はゲート制御できる。八面体二セレン化チタン（1T-TiSe2）は、その相図に電荷密度波（CDW）と超伝導を示す典型的な二次元物質であり、銅酸化物、鉄ニクタイド、希土類元素とアクチノイド原子の結晶など、他の層状系といくつか類似性を示す。今回我々は、六方晶窒化ホウ素の二次元層中に封入した、厚さ10 nm以下の1T-TiSe2単結晶を調べ、CDW転移温度（170 Kから40 Kまで調整）と超伝導転移温度（0 Kの量子臨界点から3 Kまで調整）のこれまでにない制御を実現した。TiSe2をさまざまな秩序電子相にわたって電気的に駆動すれば、多体状態間の相転移の詳細な研究が可能になる。リトル・パークス効果によって誘起された磁気抵抗の周期振動の観測結果は、超伝導の二次元マトリックスに相当する、超伝導秩序パラメーターの振幅と位相の空間テクスチャリングと、超伝導の出現が直接相関していることを示している。この超伝導マトリックスは、整合CDW状態中へ埋め込まれた不整合CDW状態のマトリックスによって支えられていると推測される。今回の結果は、空間変調された電子状態が、二次元超伝導の出現に不可欠であることを示している。
