(a) La struttura reticolare di PdTe 2 , indicando che si tratta di un sistema centrosimmetrico. (b) La resistenza del foglio dipendente dal campo magnetico nel piano a diverse temperature per 6-ML PdTe 2 film. (c) La dipendenza dalla temperatura dei campi critici nel piano (le sfere nere) di 6-ML PdTe 2 film, che è coerente con la formula teorica della superconduttività di Ising (le linee nere continue). Riquadro:lo schema dell'accoppiamento Ising di tipo II. (d) Le curve lgRS-1/T del film 4-ML PdTe2 a diversi campi magnetici. La resistenza scende e poi si satura al diminuire della temperatura, che è il segno distintivo degli stati metallici anomali. Nelle misurazioni vengono utilizzati filtri di alta qualità per escludere bene l'influenza del rumore ad alta frequenza. Credito:questa cifra è adattata da:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01356
Il professor Wang Jian dell'Università di Pechino e i suoi collaboratori hanno studiato le proprietà superconduttive del PdTe superconduttore cristallino bidimensionale 2 film cresciuti per epitassia a fascio molecolare. Hanno osservato l'evidenza sperimentale dello stato metallico anomalo e rilevato la superconduttività Ising di tipo II esistente nei sistemi centrosimmetrici. Inoltre, la superconduttività del PdTe 2 le pellicole rimangono quasi le stesse per più di 20 mesi senza alcuno strato di protezione. Questo sistema superconduttore stabile all'ambiente di dimensioni macro con un forte accoppiamento spin-orbita mostra grandi potenzialità nelle applicazioni elettroniche e spintroniche superconduttive. Il documento è stato pubblicato online in Nano lettere e selezionato per la scelta dell'editore di Scienza con il titolo di "Un insolito superconduttore" ( Scienza 369, 388 2020).
Normalmente si ritiene che il campo magnetico ostacoli la formazione della superconduttività. Per la maggior parte dei sistemi superconduttori, un forte campo magnetico può rompere le coppie Cooper superconduttrici e distruggere la superconduttività. Recentemente, un nuovo tipo di sistema superconduttore bidimensionale (2-D) sopravvive sotto un grande campo magnetico nel piano, chiamati superconduttori di Ising. Lavori precedenti suggeriscono che il superconduttore di Ising richiede la rottura della simmetria di inversione nel piano. La rottura della simmetria di inversione nel piano dà origine all'accoppiamento spin-orbita di tipo Zeeman (SOC), che polarizza gli spin dell'elettrone nella direzione fuori dal piano e porta a un enorme campo magnetico critico nel piano fino a diverse volte il limite di Pauli, normalmente corrispondente a decine di Tesla. Il limite di Pauli è definito come il campo magnetico richiesto per distruggere le coppie di Cooper attraverso l'effetto di rottura della coppia di spin nei superconduttori convenzionali. Il professor Wang Jian e i suoi collaboratori hanno mai riportato l'osservazione della superconduttività di Ising in un monostrato di dimensioni macroscopiche NbSe 2 film cresciuti mediante epitassia a fascio molecolare (MBE) e l'interfaccia ha indotto la superconduttività di Ising in film di Pb cristallino ultrasottili per la prima volta.
Recentemente, Il professor Wang Jian e il professor Lin Xi dell'Università di Pechino, in collaborazione con il professor Xue Qikun, Professor Wang Lili, Professor Xu Yong, Professor Yao Hong all'Università Tsinghua, Il professor Liu Haiwen della Beijing Normal University ha rilevato un nuovo tipo di superconduttività di Ising nel PdTe . cristallino 2-D 2 film coltivati da MBE. Il 6-monostrato (ML) (circa 3 nm) PdTe 2 il film mostra un ampio campo critico nel piano più di 7 volte il limite di Pauli, che è la caratteristica della superconduttività di Ising. Diverso dai superconduttori Ising precedentemente riportati, il PdTe 2 il film mantiene la simmetria di inversione nel piano, che indica che esiste un nuovo meccanismo di superconduttività di Ising (denominata superconduttività di Ising di tipo II dal professor Wang Jian in discussione con il professor Xu Yong).
Il calcolo della struttura a bande e l'analisi teorica rivelano che la simmetria rotazionale tripla nel PdTe 2 film rende il campo effettivo di SOC lungo la direzione fuori dal piano e porta alla polarizzazione di spin fuori dal piano. Le coppie superconduttrici di Cooper formate dagli elettroni con polarizzazione di spin fuori piano possono sopravvivere sotto un campo magnetico molto grande parallelo al sistema 2-D, che dà origine alla superconduttività Ising di tipo II con un grande campo critico nel piano. I calcoli teorici indicano che per i sistemi superconduttori 2-D con simmetria di inversione nel piano, La simmetria rotazionale di 4 e 6 volte può anche rendere l'orientamento del campo SOC effettivo lungo la direzione fuori dal piano. Così, la superconduttività Ising di tipo II può essere generalizzata a vari sistemi 2-D con 3, Simmetria rotazionale di 4 e 6 volte. Perciò, la scoperta della superconduttività di Ising di tipo II promette di stimolare una nuova direzione di ricerca nella fisica della materia condensata.
interessante, sotto campo magnetico perpendicolare, la resistenza di foglio di PdTe 2 i film scendono e poi si saturano a una costante indipendente dalla temperatura con la diminuzione della temperatura tramite misurazioni di trasporto a temperatura ultrabassa con filtri di alta qualità. È la prima prova sperimentale solida di stati metallici anomali in film cristallini 2-D di alta qualità coltivati da MBE, che rivela ulteriormente che oltre a stati superconduttori e isolanti, lo stato metallico anomalo è un altro stato fondamentale quantistico per i sistemi bosonici 2-D.
Inoltre, la maggior parte dei sistemi superconduttori 2-D è molto sensibile all'atmosfera e perde facilmente la superconduttività. La superconduttività del PdTe 2 le pellicole rimangono quasi le stesse per più di 20 mesi senza alcuno strato di protezione. Questo sistema superconduttore stabile all'ambiente di dimensioni macro con un forte SOC mostra grandi potenzialità nelle applicazioni elettroniche e spintroniche superconduttive.
