日前，北京大學(xué)量子材料科學(xué)中心王健研究員與清華大學(xué)薛其坤院士、馬旭村研究員、何珂、王立莉、季帥華、宋燦立等老師，以及北京大學(xué)謝心澄教授等人合作，首次發(fā)現(xiàn)了一種新的二維超導(dǎo)相：兩個原子層厚（0.556nm）的晶體Ga生長在GaN（0001）表面上，形成宏觀面積的類似石墨烯或硅烯的六角蜂巢結(jié)構(gòu)，是新的一種人造二維晶格，其原子結(jié)構(gòu)與原子間距與所有Ga的體相都不同。

　　通過原位掃描隧道譜的探測以及非原位的電輸運和磁化率測量，他們發(fā)現(xiàn)類石墨烯的Ga二維結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出約為5.4K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，是Ga體材料穩(wěn)定相Tc的五倍高，顯示出界面增強的超導(dǎo)特性，是一種新的二維超導(dǎo)體。同時類石墨烯的二維蜂巢結(jié)構(gòu)使得Ga薄膜可能具有其它重要特性。此外，這種新的二維極限下的單晶薄膜，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度Tc超過體材料穩(wěn)定相，并可以通過覆蓋保護層在大氣環(huán)境下存活，對于常規(guī)超導(dǎo)體而言尚屬首次。由于GaN為半導(dǎo)體工業(yè)中重要的光電材料（2014年諾貝爾獎），在其上制備的兩原子層厚的超導(dǎo)薄膜就為超導(dǎo)電子學(xué)與半導(dǎo)體工藝的結(jié)合提供了可能。因此，GaN襯底上的類石墨烯結(jié)構(gòu)的單晶Ga超導(dǎo)薄膜的發(fā)現(xiàn)，具有重要的物理意義及應(yīng)用潛力。

　　這一發(fā)現(xiàn)還得到中科院物理所谷林研究員、中科院蘇州納米所所長楊輝、中科院強場中心田明亮研究員以及美國威斯康辛大學(xué)Lian Li教授等人的鼎力協(xié)助。相關(guān)文章于2015年3月10日在《物理評論快報》主頁以編輯推薦的形式報道【Physical Review Letters 114, 107003（2015）】。北京大學(xué)王健研究員與清華馬旭村研究員為文章并列通訊作者。中科院物理所博士生張慧敏與北大孫祎博士、清華李渭博士為并列第一作者（平均每六篇PRL文章會選出一篇作為編輯推薦文章）。

　　上述研究得到國家重大科學(xué)研究計劃、國家自然科學(xué)基金、中組部“青年千人”計劃、高等學(xué)校博士學(xué)科點專項科研基金以及量子物質(zhì)科學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心等項目經(jīng)費的資助。
 

　　高分辨透射電鏡圖揭示兩原子層的Ga生長在GaN（0001）表面上的原子排布
 

　　電阻隨溫度的變化關(guān)系顯示兩原子層Ga薄膜的Tc為5.4K。圖為樣品電輸運測量示意圖

責(zé)任編輯：李玲珊

《中國腐蝕與防護網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-82387968
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護網(wǎng)官方 QQ群：140808414