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)電性提供了新的視角,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)科學(xué)中心博士生王少鵬為論文第一作者,強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)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)科學(xué)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。
論文鏈接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.133.056001??

圖1. 壓力調(diào)控6R-TaS2中約瑟夫森耦合的示意圖