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前沿:Nature-魔角石墨烯,非常规超导性的证据

前沿:Nature-魔角石墨烯,非常规超导性的证据 两江科技评论
2021-10-21
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正如 Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 理论所描述的,超导性和相关绝缘体在魔角石墨烯 (MATBG) 中的出现,增加了一种可能性,即其配对机制不同于传统超导体的配对机制 。然而,最近的研究表明,即使库仑相互作用被部分屏蔽,超导性仍然存在。这表明 MATBG中的配对,在本质上可能是常规的,并且是其平带的大态密度 (DOS) 的结果。今日,普林斯顿大学Ali Yazdani团队在Nature上发文,报道了将量子隧穿和 Andreev 反射光谱与扫描隧道显微镜 (STM) 相结合,以注意到 MATBG 中非常规超导性的几个关键实验特征。研究表明,转变温度以下的隧道光谱与传统 s 波超导体的隧道光谱不一致,但更类似于具有各向异性配对机制的节点超导体的隧道光谱。同时,注意到隧道间隙 ΔT 之间的巨大差异,远远超过平均场 BCS 比(2ΔT/kBTc ~ 25)和从 Andreev 反射光谱提取的间隙 ΔAR(2ΔAR/kBTc ~ 6)。即使超导受到抑制,隧穿间隙仍然存在,表明它是从赝间隙相中出现的。此外,当 MATBG 与六方氮化硼 (hBN) 对齐时,赝隙和超导性均不存在。这些发现为 MATBG 中超导性的非 BCS 机制,提供了大量证据。


图1 | 超导魔角石墨烯MATBG隧道隙的扫描隧道光谱
图2 | 点接触光谱和Andreev反射光谱
图 3 | 隧道和Andreev反射光谱曲线拟合
图 4 | 空穴掺杂MATBG伪间隙机制和相图
图 5 | 与hBN对齐的非超导MATBG密度调谐扫描隧道和点接触光谱DT-STS和DT-PCS
小注:BCS理论是以近自由电子模型为基础,是在电子-声子作用很弱的前提下建立起来的理论。BCS 理论是解释常规超导体的超导电性的微观理论。某些金属在极低的温度下,其电阻会完全消失,电流可以在其间无损耗的流动,这种现象称为超导。BCS理论把超导现象看作一种宏观量子效应。金属中自旋和动量相反的电子可以配对形成所谓“库珀对”,库珀对在晶格当中可以无损耗的运动,形成超导电流。
文献链接:https://www.nature.com/articles/s41586-021-04121-x
https://doi.org/10.1038/s41586-021-04121-x

本文译自“Nature”。

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