拓扑超导体在体内具有全开的超导能隙，在表面具有无能隙的拓扑表面态。理论预言，在拓扑超导体磁通涡旋中能够形成Majorana零能模，其具有非阿贝尔统计特性，适合用于构建拓扑量子比特，有望实现可容错的拓扑量子计算。所以，拓扑超导体是目前一个非常热门的前沿研究领域。天然存在的拓扑超导体材料非常稀少，而自从拓扑绝缘体兴起之后，理论预言可以在拓扑绝缘体等拓扑材料中诱导出拓扑超导电性。拓扑绝缘体的拓扑表面态受时间反演对称性保护，而拓扑晶体绝缘体的拓扑表面态受晶体对称性保护。理论计算表明超导的拓扑晶体绝缘体是一种新型的拓扑超导体。虽然人们已经在拓扑晶体绝缘体中诱导出超导电性，但是实验测得的超导能隙特征和普通超导体的能隙特征类似，这使得超导的拓扑晶体绝缘体是否具有拓扑超导电性存在争议。近期，上海交通大学李耀义特别研究员、贾金锋教授研究团队发现在拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe与超导体Pb形成的异质结中存在拓扑超导电性的证据以及该异质结在4.2K存在很强的超导近邻效应。相关论文在线发表在AdvancedMaterials(DOI:10./adma.)上。研究团队利用分子束外延生长技术，制备出原子级平整的拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe与超导体Pb形成的异质结，从而可以直接探测Sn1-xPbxTe的拓扑表面态以及本征的超导电性。由于超导针尖具有更高的能量分辨率，通过对比在Sn1-xPbxTe和Pb岛上测得的超导能隙，发现Sn1-xPbxTe的超导能隙具有“peak-dip-hump”特征。这与理论计算的超导拓扑绝缘体和拓扑晶体绝缘体在具有拓扑超导电性时的超导能隙特征一致。准粒子干涉测量发现，在Sn1-xPbxTe超导能隙内各个能量下甚至在零能处都能观测到非常明显的具有四重对称性的干涉图案，在实空间中干涉图呈条状分部，而在超导能隙外侧这种各向异性的干涉图案迅速消失，这进一步证明在Sn1-xPbxTe的超导能隙里有无能隙的表面态存在。变温实验发现Sn1-xPbxTe的超导转变温度Tc不低于6.5K，这比之前用In掺杂Sn1-xPbxTe得到的最高Tc=4.7K还要高。通过测量超导能隙随距离的变化情况发现，在4.2K下，Sn1-xPbxTe的超导能隙的衰减长度估计在nm以上，远大于之前报道的其他超导体异质结在相同温度下的衰减长度。该工作在拓扑晶体绝缘体中首次观测到peak-dip-hump型超导能隙特征以及超导能隙内各能量处存在四重对称性干涉图，为超导拓扑晶体绝缘体存在拓扑超导电性提供了有力的证据，也为研究其它拓扑材料的拓扑超导电性提供了一种有效的表征方法。另外拓扑晶体绝缘体Sn1-xPbxTe与超导体Pb形成的异质结在4.2K下具有很强的超导近邻效应，为今后研制大尺寸拓扑超导器件以及探测拓扑晶体绝缘体Majorana零能模提供了新的平台。

猜你喜欢

Small：国内首个基于新型拓扑半金属材料PtTe2的高性能太赫兹成像探测器

LPR：硅基叠层拓扑光子晶体波导

（点击以上标题可以阅读原文）

MaterialsViewsChina

官方

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkcf/141.html