作者:张远波等 来源:《自然》 发布时间:2019/11/6 13:08:49
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研究证实铜基超导体导电性与薄厚无关

 

铜基超导体是一种优质的导电材料,近日,复旦威尼斯人赌博物理学系张远波团队和中国科学技术威尼斯人赌博陈仙辉院士合作,首次获得了二维极限下的单层铜基超导体的导电数据,证明其具有与块体铜基超导体相同的超导特性。10月31日,该项研究在线发表于《自然》。

迄今为止,人类已经合成数十种铜基超导体,它们都具有相似的层状原子结构,核心结构皆由铜氧面和由其他原子构成的平面经层层交替堆叠而成。铜基超导体的导电特性是否与其结构有关呢?

研究团队从一种具有代表性的铜基超导体——铋锶钙铜氧(Bi-2212)出发,以氧化硅为衬底,成功得到大面积单层Bi-2212单晶。单层Bi-2212是一种对大气及环境温度极其敏感的材料,而目前的加工手段中,Bi-2212均不可避免地需要经过液相化学环境处理,或进行不同程度的加热,制备单层Bi-2212晶体犹如“天方夜谭”。

历时一年多的试错,该团队探索出一套制备单层Bi-2212输运器件的完整方案。在电极的制备过程中,研究团队自主开发出微电极冷焊技术,将铟/金箔电极在低温下直接与薄层样品接合,所有的制备都在零下40摄氏度的惰性气体环境中完成。

利用这一方案,单层Bi-2212单晶中的高质量超导转变第一次展现在团队眼前。之后,团队又在单层样品中复现了块体材料的相图。实验发现,在最佳掺杂状态下,单层Bi-2212的超导转变温度与块体材料的数据几乎完全一致,差别在实验误差范围之内。结合输运和扫描隧道显微学及谱学数据,该团队发现,二维极限下单层Bi-2212相图中的超导态、赝能隙态、电荷密度波态以及模特绝缘态都与块体行为保持一致。(来源:中国科学报 卜叶 黄辛 范琼 杨凡)

相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-019-1718-x

 
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