從上海交通大學官方公眾號獲悉，上海交通大學研究團隊首次在單晶石墨烯中觀測到電子摻雜情況的超導電性，相關成果發(fā)表于 Nature。


超導這一宏觀量子現(xiàn)象最早由荷蘭科學家 H. K. Onnes 于 1911 年在研究汞在低溫下的電學輸運性質(zhì)時被首次觀察到，是凝聚態(tài)物理學中里程碑式的發(fā)現(xiàn)之一。

上海交通大學的該項研究對于理解晶體石墨烯及轉角石墨烯系統(tǒng)的超導機理，設計制備基于石墨烯系統(tǒng)的高質(zhì)量新型超導量子器件等具有重要意義。

實驗團隊成功制備出高質(zhì)量雙層石墨烯與二硒化鎢異質(zhì)結樣品，使得可以對其施加高達 1.6 V / nm 的垂直位移電場。


▲ 樣品結構示意圖和光學顯微鏡照片

通過開展系統(tǒng)的極低溫量子輸運測量，結合電場調(diào)控和靜電摻雜調(diào)控，實驗團隊揭示了該系統(tǒng)中空穴摻雜超導隨位移電場和載流子濃度變化的完整相圖。

實驗團隊在電子摻雜的情況觀察到超導態(tài)，這是在單晶石墨烯中首次觀察到電子摻雜的超導電性。


▲ 實驗揭示的雙層石墨烯與二硒化鎢異質(zhì)結系統(tǒng)的相圖，以及觀察到的空穴和電子摻雜情況的超導態(tài)

空穴端和電子端的超導態(tài)強度都可以通過外加的垂直位移電場進行有效調(diào)節(jié)，實驗上測量到的最高超導轉變溫度分別約為 450 mK 和 300 mK，這也是目前在單晶石墨烯系統(tǒng)中觀察到超導轉變溫度的最高記錄。