【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】近日，中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)院強(qiáng)磁場(chǎng)中心低功耗量子材料研究團(tuán)隊(duì)與南京大學(xué)及安徽大學(xué)等研究團(tuán)隊(duì)合作，利用穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置(SHMFF)超高壓物性測(cè)量系統(tǒng)，結(jié)合變溫拉曼光譜實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算，在天然塊體異質(zhì)結(jié)6R-TaS2中發(fā)現(xiàn)壓力下非單調(diào)演化的超導(dǎo)電性及其與電荷密度波 (charge density wave，CDW) 之間不尋常的相互作用。研究結(jié)果發(fā)表在物理學(xué)期刊 Physical Review Letters上。
 

　　隨著二維材料領(lǐng)域技術(shù)飛速發(fā)展，科學(xué)界已經(jīng)能夠精準(zhǔn)地分離和操控不同性質(zhì)的二維單層，進(jìn)而將他們組裝成新型量子材料—范德瓦爾斯異質(zhì)結(jié)構(gòu)(vdWHs)。組裝成的vdWHs不僅集成了各個(gè)組成材料的功能屬性，還可以通過(guò)鄰近效應(yīng)衍生出奇異的物理性質(zhì)和物理現(xiàn)象，極大地豐富了我們對(duì)物質(zhì)世界的認(rèn)知。
 

　　作為一種天然塊體vdWHs，過(guò)渡金屬硫?qū)倩衔?R-TaS2由交替堆疊的1T-和1H-TaS2單層組成，1T和1H單層分別具有電荷密度波(CDW)和超導(dǎo)電性，這相當(dāng)于一個(gè)堆疊的超導(dǎo)體-絕緣體-超導(dǎo)體(S-I-S)約瑟夫森結(jié)。
 

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)6R-TaS2連續(xù)施加壓力，在電輸運(yùn)測(cè)量實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度(Tc)表現(xiàn)出非單調(diào)的演化：Tc先增加，隨后保持不變，然后下降，最后在更高壓力下反彈。
 

　　進(jìn)一步的詳細(xì)研究揭示了這種非單調(diào)演化背后的物理機(jī)制：壓力對(duì)約瑟夫森耦合產(chǎn)生了精細(xì)的調(diào)控作用，具體體現(xiàn)在6R-TaS2中1T層導(dǎo)電性和電子態(tài)的連續(xù)演變：1T層首先從具有穩(wěn)定CDW序的絕緣態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)，隨后轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂蠧DW臨界漲落行為的金屬態(tài)，最后變?yōu)槌瑢?dǎo)態(tài)(圖1)。該成果不僅揭示了vdWHs材料在高壓下的新奇物理性質(zhì)，也為理解復(fù)雜量子材料中的超導(dǎo)機(jī)制提供了新的視角，對(duì)量子材料設(shè)計(jì)和應(yīng)用具有重要意義。
 

　　強(qiáng)磁場(chǎng)中心博士生王少鵬為論文第一作者，強(qiáng)磁場(chǎng)中心楊昭榮研究員、周永惠副研究員(青促會(huì)會(huì)員)及南京大學(xué)周健教授為共同通訊作者。強(qiáng)磁場(chǎng)中心韓玉巖副研究員、博士后王舒陽(yáng)，安徽大學(xué)安超副教授等為論文合作者。該項(xiàng)研究獲得了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃等項(xiàng)目的資助。
 

圖1. 壓力調(diào)控6R-TaS2中約瑟夫森耦合的示意圖