中国科大研究团队发现LaAlO3/KTaO3界面p波超导性的重要证据

　　近期，中国迷信技能年夜学曾长淦传授团队与西湖年夜学李牮传授团队互助，正在LaAlO₃/KTaO₃界面超导性研究中取患上重要进展。研究团队经由过程构建Ti/LaAlO₃/KTaO₃立体结，体系研究了其隧穿谱特征，提出一种辨认超导配对态的普适性要领，并展现了LaAlO₃/KTaO₃界面p波超导性的要害证据。相干研究结果以题为“Contact-induced Andreev bound states in normal-metal/superconductor planar junctions”的论文，颁发正在《国度迷信评论》上。

　　很是规超导是凝聚态物理研究的前沿范畴，其奇特的物理征象源于强电子联系关系、自旋轨道耦合以及能带拓扑性等多种要素的彼此作用。此中，二维p波超导因其与物资的拓扑态以及非阿贝尔准粒子引发紧密亲密相干，最近几年来遭到极年夜存眷。隧穿谱作为辨认超导配对机制的有用东西，经由过程表征安德烈夫束厄局促态，为d波或p波超导体的研究供给了富厚的候选资料。然而，今朝对于很是规超导体立体结（面外隧穿）中安德烈夫束厄局促态的研究较少。

　　正在这次研究中，团队构建了由金属钛（Ti）与LaAlO₃/KTaO₃超导界面构成的立体结，并对其隧穿谱举行了体系性研究。经由过程准确调控LaAlO₃层厚度以调治隧穿势垒强度，试验发明：正在势垒较弱时，隧穿谱正在超导能隙内泛起较着的双峰布局；而当势垒较强时，这一双峰特性消散，进化为一个硬化的彻底超导能隙。进一步的实践计较标明，正在弱势垒前提下，金属与超导体之间处于强耦合状况，接触局部会激发动量空间的电子散射，使患上没有同动量间的配对通道产生混淆。正在s波超导体中，没有同通道的配对序参量是不异的，这类混淆对隧穿特征并无显著影响；而正在p波以及d波等很是规超导体中，混淆会按捺局域配对，诱导能隙内的准粒子引发并造成安德烈夫束厄局促态。此中，p波超导体表示为能隙内双峰布局，d波则浮现单峰旌旗灯号。这次试验与实践相联合的研究成果，不只为辨认超导配对态供给了一种通用要领，也展现了LaAlO₃/KTaO₃界面可能具有p波超导性。

　　图: Ti/LaAlO₃/KTaO₃立体结的隧穿谱。(a) Ti/LaAlO₃/KTaO₃器件示用意，LaAlO₃层作为隧穿势垒。(b)T= 0.5 K时，弱隧穿势垒器件正在没有同栅压下的隧穿谱。(c)T= 0.5 K时，强隧穿势垒器件的隧穿谱（玄色圆圈）；蓝色实线为基于彻底能隙超导体的Dynes模子拟合成果。(d-f)划分展示了金属/超导体立体结正在强耦合状况下，s波、p波以及d_xy波超导体的归一化实践隧穿谱。

　　中国迷信技能年夜学物理学院博士生王碑林以及郭林海博士为该研究的配合第一作者，曾长淦、李牮为论文配合通信作者。该事情获得了国度天然迷信基金委、科技部、中国迷信院及安徽省的赞助。

　　论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwaf105