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二维超导体双量子相变的研究
编辑:山东中聚超导材料科技有限公司  时间:2018-06-08

近期,中国科学院上海微系统与信息技能研讨所信息功用资料国家要点试验室高端硅基资料与使用课题组与超导体与超导电子学使用课题组协作在二维无序超导体双量子相变物理机制方面获得发展。研讨人员利用Ge(110)上成长的单晶石墨烯与无序锡岛阵列人工地构造出二维超导体,并发现了磁场调控下出现两个超导绝缘体量子相变,在试验上证明并阐释了二维无序超导体的磁场调控双量子临界现象发生的物理机制。相关研讨成果以Double quantum criticality in superconducting tin arrays-graphene hybrid 为题于6月4日发表在《天然-通讯》上(Nature Communications, 9, 2159 (2018),DOI: 10.1038/s41467-018-04606-w)。

  二维超导体的超导绝缘体相变是一种非常典型的量子相变,它描绘的是系统发生在零温下的量子基态的改变,并受系统的哈密顿参数调控,比方掺杂、外磁场等。它对于提醒二维超导体以及强相关系统一些失常的量子现象具有十分重要的物理含义。一直以来,二维超导薄膜在磁场调控下一般出现单个量子相变。最近,研讨人员发现磁场调控下的LaTiO3/SrTiO3超导异质界面(Nature Materials, 12, 542-548 (2013))存在双超导绝缘体量子相变。在理论上,这两个量子相变被认为是LaTiO3/SrTiO3界面的岛状超导体机制造成的,可是缺少直接的试验依据。信息功用资料国家要点试验室孙银波、胡涛、狄增峰等研讨人员利用在本征Ge(110)/单晶石墨烯上成长无序的锡岛阵列,构建了可视化的二维无序超导系统模仿LaTiO3/SrTiO3的岛状超导机制。在磁场调控下,该系统重现了LaTiO3/SrTiO3超导异质界面双超导绝缘体量子相变现象。经过不同温度下的磁阻曲线剖析,发现这两个量子相变分别对应锡岛内与锡岛间的相位相关,从而证明了双超导绝缘体量子相变发生的物理机理。

超导体作业得到上海市学术/技能带头人方案、国家科技重大专项、中科院前沿科学要点研讨方案、国家天然科学基金委面上基金、中科院战略性先导科技专项(B项)等相关研讨方案的支撑。


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