上海交大石墨烯超导重大发现研究登Nature

6 月 20 日消息，从上海交通大学官方公众号获悉，上海交通大学研究团队首次在单晶石墨烯中观测到电子掺杂情况的超导电性，相关成果发表于 Nature。

超导这一宏观量子现象最早由荷兰科学家 H. K. Onnes 于 1911 年在研究汞在低温下的电学输运性质时被首次观察到，是凝聚态物理学中里程碑式的发现之一。

上海交通大学的该项研究对于理解晶体石墨烯及转角石墨烯系统的超导机理，设计制备基于石墨烯系统的高质量新型超导量子器件等具有重要意义。

实验团队成功制备出高质量双层石墨烯与二硒化钨异质结样品，使得可以对其施加高达 1.6 V / nm 的垂直位移电场。

▲ 样品结构示意图和光学显微镜照片

通过开展系统的极低温量子输运测量，结合电场调控和静电掺杂调控，实验团队揭示了该系统中空穴掺杂超导随位移电场和载流子浓度变化的完整相图。

实验团队在电子掺杂的情况观察到超导态，这是在单晶石墨烯中首次观察到电子掺杂的超导电性。

▲ 实验揭示的双层石墨烯与二硒化钨异质结系统的相图，以及观察到的空穴和电子掺杂情况的超导态

空穴端和电子端的超导态强度都可以通过外加的垂直位移电场进行有效调节，实验上测量到的最高超导转变温度分别约为 450 mK 和 300 mK，这也是目前在单晶石墨烯系统中观察到超导转变温度的最高记录。