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揭开超导穹顶的神秘面纱

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作者:admin    来源:互联网    发布时间:2020-07-19 16:48

【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】格罗宁根大学的物理学家,以及来自奈梅亨和香港的同事,都在一种硫化钨的单层中诱发了超导性。通过使用一个增加的电场,他们能够展示材料如何从绝缘体变成超导体,然后再回到一个可重入的绝缘体。结果表明典型的圆顶型超导相,并对这一现象提供了解释。研究结果发表在3月19日的《美国国家科学院院刊》上。由格罗宁根大学(University of Groningen)副教授Justin Ye领导的科学家们,利用电场在一个单层的半导体钨二硫化物(WS2)中诱导超导。在初始状态很少的载体,WS2表现为绝缘体。基本上电场给这个正常的带绝缘子添加了载体,从而增加了电导率,在低温下,这就产生了超导态。

美国格罗宁根大学科学与工程学院高级材料研究所教授贾斯汀·叶教授。图片版权:ZIAM/University of Groningen

在超导相中,当电场增加时,超电导率发生的温度上升,然后再下降。在几十年的时间里,许多超导体都观测到了这种圆顶形曲线。它是高温超导体的标志之一,许多奥秘仍有待解释。类似的圆顶最近也在几个由场效应引起或控制的超导体中观察到。观察到随着电场的进一步增加,系统又从超导体回到绝缘体上。从绝缘体到超导体再到再入绝缘体,这一相位图的完整范围,以前从未被清楚地观察过,使用的是一种真正的二维材料,使用离子液体来创造一个比通常应用的更强大的电场。

通常情况下,随着更多的载流子被添加到一个整体或准二维系统中,电场最终被阻塞。但是在一个WS2单层中,我们更强的能量场仍然可以通过,这就是为什么我们能够观察整个范围并最终到达绝缘阶段。这让他们可以得出结论,为什么不同的阶段会出现。材料中的电荷载体最终会被高电场所局限。因此它们不能再通过材料而变成绝缘体。这是非常违反直觉的,叶教授补充道:人们通常认为更高的门控意味着更多的载体,因此会有更多的金属行为。这一发现可以为二维超导装置在相对高温下的合理设计铺平道路。理解是控制设备材料性能的第一步。

知识:科学无国界,博科园-科学科普参考:美国国家科学院院刊内容:经“博科园”判定符合今主流科学来自:格罗宁根大学编译:光量子审校:博科园解答:本文知识疑问可于评论区留言传播:博科园

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