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尖端科技、中国科学院和其他科学家合作发现了一种潜在的拓扑超导体材料--层

时间:2020-05-23 09:28:33
核心提示:以MoS2为代表的VIB层状过渡金属二硫化合物MX2(m≤mo,w≤x,te)由于其丰富的晶体结构、强烈的自旋轨道耦合以及许多奇怪的电子结构和物理化...

以MoS2为代表的VIB层状过渡金属二硫化合物MX2(m≤mo,w≤x,te)由于其丰富的晶体结构、强烈的自旋轨道耦合以及许多奇怪的电子结构和物理化学性质,受到了研究者的广泛关注。根据层间的配位和层间的叠加,这些化合物可分为3棱镜结构的2h相、八面体结构的1t相和平面内化学配位畸变形成的1t‘相。金属原子m在平面上向某一方向移动,使得1t‘相在平面上形成m≤m锯齿链结构。这种单层1t‘相可以通过不同的叠加方法获得不同晶体结构的块体材料。目前,由1t‘单层堆积得到的两种已知的体晶体结构包括单斜晶系的1t’相和正交晶系的TD相。由于存在逆对称破缺,TD相的Mote2和wte2是第二类外半金属,在输运过程中具有很大的不饱和磁阻效应,在高压下表现出超导特性。

最近,中国科学院、上海硅酸盐研究所、中国科学院上海微系统和信息技术研究所和南京大学的一个科学家小组发现了一个2米阶段的WS2,具有新的叠加结构。该材料与1t‘(空间群p21≤m)和td(pnm21空间群)具有不同的叠加模式。空间群为单斜C2/m,具有逆对称中心。通过拓扑化学,研究人员首先合成了高质量的前驱体三元插层化合物k0。7ws2,在温和氧化环境下,从基体中分离出K离子,最终得到毫米级2mws2单晶。发现2mws2的超导转变温度为8。8k,是本征TMD(过渡金属二硫过渡-金属双卤代烷)中最高的。理论计算表明,在材料的能带中存在具有Dirac锥特性的拓扑表面态,且受拓扑不变量Z2的保护。这是第一次在TMD材料系统中发现Dirac锥的拓扑表面态,这与tdwte2和tdmote2的半金属态完全不同。更重要的是,由于拓扑表面态和体超导体的共存,2mws2已成为层状拓扑超导体的一个非常有希望的候选材料。相关的研究成果发表在国际先进材料杂志(高级材料,DOI:10)上。1002/ADMA.201901942)在discoveryofsuperconductivityin2mws2withpossibletopologicalsurfacestates.的标题下方玉强博士。D.上海硅酸盐研究所研究生和南京大学博士生张冬琴是本文的第一作者。本文作者包括上海硅酸盐研究所研究员黄富强、南京大学教授张娇和上海微系统研究所副研究员牟刚。

上述研究工作由国家重点研究开发项目、国家自然科学基金、中国科学院重点研究项目、霍英东教育基金会、中国科学院青年创新促进会和上海科学技术委员会资助和资助。

MX2的晶体结构图如下:a,2h相;b,1t相;c,1t相单层;d,块1t‘相;e,td相;f,1t’单层。

A,2mws2的晶体结构;b,超导性质;c,拓扑态;d,2mws2物理性质示意图。

(资料来源:中国科学院)

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