6 月 20 日消息，從上海交通大學(xué)官方公眾號獲悉，上海交通大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次在單晶石墨烯中觀測到電子摻雜情況的超導(dǎo)電性，相關(guān)成果發(fā)表于 Nature。

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

上海交通大學(xué)的該項(xiàng)研究對于理解晶體石墨烯及轉(zhuǎn)角石墨烯系統(tǒng)的超導(dǎo)機(jī)理，設(shè)計(jì)制備基于石墨烯系統(tǒng)的高質(zhì)量新型超導(dǎo)量子器件等具有重要意義。

實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)成功制備出高質(zhì)量雙層石墨烯與二硒化鎢異質(zhì)結(jié)樣品，使得可以對其施加高達(dá) 1.6 V / nm 的垂直位移電場。

▲ 樣品結(jié)構(gòu)示意圖和光學(xué)顯微鏡照片

通過開展系統(tǒng)的極低溫量子輸運(yùn)測量，結(jié)合電場調(diào)控和靜電摻雜調(diào)控，實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)揭示了該系統(tǒng)中空穴摻雜超導(dǎo)隨位移電場和載流子濃度變化的完整相圖。

實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在電子摻雜的情況觀察到超導(dǎo)態(tài)，這是在單晶石墨烯中首次觀察到電子摻雜的超導(dǎo)電性。

▲ 實(shí)驗(yàn)揭示的雙層石墨烯與二硒化鎢異質(zhì)結(jié)系統(tǒng)的相圖，以及觀察到的空穴和電子摻雜情況的超導(dǎo)態(tài)

空穴端和電子端的超導(dǎo)態(tài)強(qiáng)度都可以通過外加的垂直位移電場進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，實(shí)驗(yàn)上測量到的最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)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(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的最高記錄。