(a) La estructura de celosía de PdTe 2 , indicando que es un sistema centrosimétrico. (b) La resistencia de la hoja dependiente del campo magnético en el plano a diferentes temperaturas para 6-ML PdTe 2 película. (c) La dependencia de la temperatura de los campos críticos en el plano (las esferas negras) de 6-ML PdTe 2 película, que es consistente con la fórmula teórica de la superconductividad de Ising (las líneas negras sólidas). Recuadro:el esquema del emparejamiento de Ising tipo II. (d) Las curvas lgRS-1 / T de la película de 4-ML PdTe2 en diferentes campos magnéticos. La resistencia cae y luego se satura al disminuir la temperatura, que es el sello distintivo de los estados metálicos anómalos. Se utilizan filtros de alta calidad en las mediciones para excluir bien la influencia del ruido de alta frecuencia. Crédito:esta figura está adaptada de:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01356
El profesor Wang Jian de la Universidad de Pekín y sus colaboradores investigaron las propiedades superconductoras del PdTe superconductor cristalino bidimensional. 2 películas cultivadas por epitaxia de haz molecular. Observaron la evidencia experimental de un estado metálico anómalo y detectaron la superconductividad de Ising de tipo II existente en los sistemas centrosimétricos. Es más, la superconductividad de PdTe 2 Las películas permanecen casi iguales durante más de 20 meses sin ninguna capa de protección. Este sistema superconductor estable al ambiente de tamaño macro con fuerte acoplamiento espín-órbita muestra un gran potencial en aplicaciones electrónicas y espintrónicas superconductoras. El artículo fue publicado en línea en Nano letras y seleccionado para la Elección de los Editores de Ciencias con el título "Un superconductor inusual" ( Ciencias 369, 388 2020).
Normalmente se cree que el campo magnético dificulta la formación de superconductividad. Para la mayoría de los sistemas superconductores, Un campo magnético fuerte puede romper los pares de Cooper superconductores y destruir la superconductividad. Recientemente, un nuevo tipo de sistema superconductor bidimensional (2-D) sobrevive bajo un gran campo magnético en el plano, llamados superconductores Ising. Trabajos anteriores sugieren que el superconductor de Ising requiere romper la simetría de inversión en el plano. La simetría de inversión en el plano rota da lugar al acoplamiento de órbita-espín (SOC) de tipo Zeeman, que polariza el electrón gira en la dirección fuera del plano y conduce a un enorme campo magnético crítico en el plano hasta varias veces el límite de Pauli, normalmente corresponde a decenas de Tesla. El límite de Pauli se define como el campo magnético necesario para destruir los pares de Cooper mediante el efecto de ruptura del par de espines en los superconductores convencionales. El profesor Wang Jian y sus colaboradores informaron alguna vez de la observación de la superconductividad de Ising en una monocapa de tamaño macro NbSe 2 películas cultivadas por epitaxia de haz molecular (MBE) y la superconductividad de Ising inducida por la interfaz en películas ultrafinas de Pb cristalino por primera vez.
Recientemente, El profesor Wang Jian y el profesor Lin Xi de la Universidad de Pekín, en colaboración con el profesor Xue Qikun, Profesor Wang Lili, Profesor Xu Yong, Profesor Yao Hong de la Universidad de Tsinghua, El profesor Liu Haiwen de la Universidad Normal de Beijing detectó un nuevo tipo de superconductividad de Ising en PdTe cristalino 2-D 2 películas cultivadas por MBE. La 6-monocapa (ML) (alrededor de 3 nm) PdTe 2 la película exhibe un gran campo crítico en el plano más de 7 veces el límite de Pauli, que es la característica de la superconductividad de Ising. A diferencia de los superconductores Ising informados anteriormente, el PdTe 2 la película mantiene la simetría de inversión en el plano, lo que indica que existe un nuevo mecanismo de superconductividad de Ising (llamado superconductividad de Ising de tipo II por el profesor Wang Jian en una discusión con el profesor Xu Yong).
El cálculo de la estructura de la banda y el análisis teórico revelan que la simetría rotacional triple en el PdTe 2 films crea el campo efectivo de SOC a lo largo de la dirección fuera del plano y conduce a la polarización de espín fuera del plano. Los pares de Cooper superconductores formados por los electrones con polarización de espín fuera del plano pueden sobrevivir bajo un campo magnético muy grande paralelo al sistema 2-D, lo que da lugar a la superconductividad Ising de tipo II con un gran campo crítico en el plano. Los cálculos teóricos indican que para sistemas superconductores 2-D con simetría de inversión en el plano, La simetría rotacional de 4 y 6 veces también puede hacer que la orientación del campo SOC efectivo se realice a lo largo de la dirección fuera del plano. Por lo tanto, La superconductividad Ising de tipo II se puede generalizar a varios sistemas 2-D con 3, Simetría rotacional de 4 y 6 pliegues. Por lo tanto, El descubrimiento de la superconductividad Ising de tipo II promete estimular una nueva dirección de investigación en la física de la materia condensada.
Curiosamente, bajo campo magnético perpendicular, la resistencia laminar de PdTe 2 las películas descienden y luego se saturan a una constante independiente de la temperatura con una temperatura decreciente a través de mediciones de transporte de temperatura ultrabaja con filtros de alta calidad. Es la primera evidencia experimental sólida de estados metálicos anómalos en películas cristalinas 2-D de alta calidad cultivadas por MBE, que además revela que además de los estados fundamentales superconductores y aislantes, El estado metálico anómalo es otro estado fundamental cuántico para los sistemas bosónicos bidimensionales.
Es más, la mayoría de los sistemas superconductores 2-D son muy sensibles a la atmósfera y fáciles de perder la superconductividad. La superconductividad de PdTe 2 Las películas permanecen casi iguales durante más de 20 meses sin ninguna capa de protección. Este sistema superconductor estable al ambiente de tamaño macro con un fuerte SOC muestra un gran potencial en aplicaciones electrónicas y espintrónicas superconductoras.
