四川
在高溫超導(dǎo)機理的研究中，Ruddlesden-Popper（RP）型鎳酸鹽材料已成為關(guān)鍵平臺。這類材料可大致分為兩類：一類是無限層和五層結(jié)構(gòu)的方平面型鎳酸鹽，其電子結(jié)構(gòu)與銅酸鹽超導(dǎo)體類似，具有3d?電子構(gòu)型和dx2?y2軌道主導(dǎo)的費米面拓撲結(jié)構(gòu)；另一類是RP型鎳酸鹽超導(dǎo)體，包括雙層、三層以及雜化的單層-雙層結(jié)構(gòu)單元，通常被認為同時受Ni dx2?y2和dz2軌道共同調(diào)控。dz2軌道的參與引入了單帶銅酸鹽所不具備的新自由度，但其在超導(dǎo)機理中的確切作用仍存在爭議。在常壓下實現(xiàn)RP型雙層鎳酸鹽薄膜的超導(dǎo)，為利用角分辨光電子能譜（ARPES）研究能帶結(jié)構(gòu)與超導(dǎo)產(chǎn)生之間的關(guān)聯(lián)提供了契機。然而，如何系統(tǒng)性地控制人工雜化超結(jié)構(gòu)，并探測其本征電子結(jié)構(gòu)，一直是該領(lǐng)域面臨的重大挑戰(zhàn)。
鑒于此，來自南方科技大學(xué)的陳卓昱副教授，薛其坤院士，李鵬助理研究員以及中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的沈大偉教授利用巨大的氧化性原子層外延（GAE）方法，成功生長出多種鎳酸鹽薄膜超結(jié)構(gòu)，并系統(tǒng)研究了它們的超導(dǎo)電性與電子結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，在相同的壓縮外延應(yīng)變下，單層-雙層（1212）和雙層-三層（2323）超結(jié)構(gòu)薄膜表現(xiàn)出環(huán)境壓力下的超導(dǎo)電性，其起始超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（Tconset）分別約為50 K和46 K，超過了McMillan極限。與之形成鮮明對比的是，結(jié)構(gòu)構(gòu)型不同但化學(xué)組成相同的單層-三層（1313）超結(jié)構(gòu)薄膜卻未顯示超導(dǎo)跡象。通過結(jié)合輸運測量、磁化率表征、掃描透射電子顯微鏡（STEM）以及極低溫ARPES，研究團隊揭示了超導(dǎo)的出現(xiàn)與費米面上一個由dz2軌道主導(dǎo)的“γ”空穴型費米口袋之間的關(guān)鍵聯(lián)系，為理解鎳酸鹽超導(dǎo)機理提供了全新的實驗依據(jù)。相關(guān)論文以題為“Superconductivity and electronic structures of nickelate thin film superstructures”發(fā)表在最新一期《nature》上。
更令人佩服的是，聶子豪同學(xué)曾在研二以第一作者身份發(fā)表一篇nature正刊。
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