镓有超导,Nature Materials!
研之成理
2026-04-29 20:00
文章摘要
本研究利用无等离子体碳缓冲层辅助限域外延技术,在石墨烯与6H-SiC(0001)衬底之间成功制备了高质量、空气稳定的三层镓薄膜异质结。背景方面,传统观点认为轻元素由于自旋轨道耦合弱难以实现非常规超导配对,而重元素材料如MoS₂、NbSe₂中常见的Ising型超导可大幅提升面内上临界磁场。研究目的为探索在轻元素镓体系中通过界面工程实现Ising型超导的可行性。结论表明,电输运测量发现该体系面内上临界磁场高达21.98 T(0.4 K),达到泡利极限的3.38倍,且归一化上临界场随温度变化呈现独特的四分之一圆关系。结合角分辨光电子能谱和理论计算,揭示了强Ising型自旋轨道耦合并非来自镓本身的弱自旋轨道耦合,而是源于底层镓与SiC衬底之间的轨道杂化,这种杂化打破了反演对称性,使自旋轨道耦合效应被放大一个数量级以上。该工作打破了轻元素无法实现Ising超导的传统认知,为设计新型超导量子器件提供了新路径。
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