【概述】

    高溫超導(dǎo)性機(jī)制是凝聚態(tài)物理領(lǐng)域世紀(jì)性的課題。這種超導(dǎo)性被認(rèn)為會(huì)在以Hubbard模型描述的摻雜莫特絕緣體中出現(xiàn)。

【實(shí)驗(yàn)結(jié)果/結(jié)論】

    近期，來自美國(guó)和ZG的國(guó)際科研團(tuán)隊(duì)合作在nature上發(fā)表文章報(bào)道了在ABC-三層石墨烯（TLG）以及六方氮化硼（hBN）摩爾超晶格中發(fā)現(xiàn)可調(diào)超導(dǎo)性特征。研究人員通過施加垂直位移場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)ABC-TLG/hBN超晶格在20開爾文的溫度下表現(xiàn)出莫特絕緣態(tài)。進(jìn)一步冷卻操作發(fā)現(xiàn)，在溫度低于1K的時(shí)候，該異質(zhì)結(jié)的超導(dǎo)的獨(dú)特特性開始出現(xiàn)。通過進(jìn)一步調(diào)控垂直位移場(chǎng)，研究人員還成功實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)體-莫特絕緣體-金屬相的轉(zhuǎn)變。

圖1.德國(guó)attocube公司極低溫mK級(jí)納米旋轉(zhuǎn)臺(tái)

    電學(xué)輸運(yùn)工作的測(cè)量是在進(jìn)行仔細(xì)的信號(hào)篩選后，在本底溫度為40mK的稀釋制冷劑內(nèi)進(jìn)行的。值得指出的是，樣品的面內(nèi)測(cè)量需要保證樣品方向與磁場(chǎng)方向平行，這必須要求能夠在極低溫（40mK）環(huán)境下能夠良好工作極ng確工作的旋轉(zhuǎn)臺(tái)來移動(dòng)樣品，確保樣品與磁場(chǎng)方向平行。實(shí)驗(yàn)中使用了德國(guó)attocube公司的mK納米精度旋轉(zhuǎn)臺(tái)（如圖1所示）。Attocube公司能夠提供水平和豎直方向的旋轉(zhuǎn)臺(tái)，實(shí)現(xiàn)使樣品與單軸線管的超導(dǎo)磁場(chǎng)方向的夾角調(diào)整為任意角度。通過電學(xué)輸運(yùn)結(jié)果，證實(shí)了樣品中存在的超導(dǎo)與Mott絕緣體與金屬態(tài)的轉(zhuǎn)變（結(jié)果如圖2所示），證明了三層石墨烯/氮化硼的超晶格為超導(dǎo)理論模型（Habbard model）以及與之相關(guān)的反常超導(dǎo)性質(zhì)與新奇電子態(tài)的研究提供了模型系統(tǒng)。

圖2.  ABC-TLG/hBN的超導(dǎo)性圖左低溫雙軸旋轉(zhuǎn)臺(tái)；圖右下：石墨烯/氮化硼異質(zhì)節(jié)的超導(dǎo)性測(cè)量測(cè)試結(jié)果，樣品通過attocube的mK適用旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)后方向與磁場(chǎng)方向平行

參考文獻(xiàn)：

[1] Guorui CHEN et al, “Signatures of tunable superconductivity in a trilayer graphene moiré superlattice” Nature, 572, 215-219 (2019)

標(biāo)簽：納米位移臺(tái)極低溫位移臺(tái)石墨烯