卧龙岗大学/莫纳什大学合作已经发现了20世纪60年代预测的新物质阶段的证据：激子绝缘体。
在锑Sb(110)纳米薄片中观察到激子绝缘相的独特特征。
这项研究结果提供了一种新的策略来寻找能够携带exicton超流体的更多激子绝缘体，并且需要进一步研究以充分理解这一新物质阶段的丰富物理特性。
背景
“物质新阶段的发现是凝聚态物理学的主要目标之一，对于开发低能耗电子新技术非常重要，这是FLEET ARC中心的主要目标，”王晓林教授(UOW)说。
“在20世纪60年代，有人提出，在小的间接带隙材料中，激子可以自发形成，因为载流子的密度太低而无法屏蔽电子和空穴之间有吸引力的库仑相互作用。” 李志博士是第一作者，现任FLEET AI和ARC DECRA研究员，由王教授和Fuhrer教授共同指导。
结果是一种新颖的强相互作用的绝缘相，称为激子绝缘体。
在绝缘体系列中，第一个成员是带隙，'或'平凡'绝缘体。
除了带隙绝缘体之外，其他绝缘状态可能通过电子 - 电子相互作用或与量子干涉耦合的无序而产生，例如：
安德森绝缘体，其中电子通过量子干涉定位
拓扑绝缘体，由于带反转，在表面/边缘处具有体积但无间隙导电状态的间隙。
20世纪60年代，凝聚态物理学的许多先驱提出了激子绝缘体，这是绝缘体与金属之间关键转变点的一个新的物质相。
在激子绝缘体中，玻色子粒子而不是电子决定物理性质。
已经预测激子绝缘体具有许多新特性，包括结晶激子，超流动和激子高温超导，并且在发现这类新型绝缘体方面取得突破，引起了凝聚态物理学家和二维材料科学家的极大关注。
研究
研究小组采用扫描隧道显微镜(STM)和光谱(STS)来证明量子限制元素锑纳米薄片中增强的库仑相互作用将系统驱动到激子绝缘体状态。
直接观察到激子绝缘体的独特特征，即没有周期性晶格畸变的电荷密度波(CDW)。此外，STS显示由费米表面附近的CDW引起的间隙。
这些观察结果表明，锑(Sb(110))纳米薄片是一种激子绝缘体。
除了由澳大利亚研究理事会(卓越中心，未来奖学金，发现项目，DECRA和LIEF基金以及奖学金奖学金)提供的资金外，卧龙岗大学副校长的博士后研究奖学金计划也提供了支持。
理论
激子是通过吸引电子 - 空穴库仑相互作用形成的具有玻色子，强结合电子和空穴对的激子，通过结合能(E b)的值降低系统能量。
如果这种激子可以自发形成，则结果将是激子绝缘体相。
在半导体或绝缘体中，激子的形成需要克服产生电子 - 空穴对所需的带隙能量E g。激子的自发形成要求E b > E g。然而，E g通常比半导体和绝缘体中的E b大得多，从而防止自发激子形成。
在这项工作中，研究人员利用非常薄的材料中强烈的库仑相互作用来促进锑中的激子绝缘体相。
之前的工作
到目前为止，许多显示CDW的材料已被确定为激子绝缘体的候选材料。
不幸的是，这些候选激子绝缘体显示出强周期晶格畸变(PLD)，表明CDW是由电子 - 声子耦合而不是激子绝缘体状态驱动的。
这项新研究通过观察没有PLD的CDW，为锑纳米薄片中的激子绝缘体相提供了确凿的证据。