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宾夕法尼亚州立大学帕克分校Nat. Mater.: 外延拓扑绝缘体/石墨烯/镓异质结中近邻诱导的超导

时间：2023-02-17 来源： 浏览：

宾夕法尼亚州立大学帕克分校Nat. Mater.: 外延拓扑绝缘体/石墨烯/镓异质结中近邻诱导的超导

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2023年2月13日，Nat. Mater.在线发表了宾夕法尼亚州立大学帕克分校Zhu Jun课题组的研究论文，题目为《Proximity-induced superconductivity in epitaxial topological insulator/graphene/gallium heterostructures》。

在拓扑绝缘体的狄拉克表面态中引入超导，可以形成拓扑超导体， 它可以 通过马约拉纳零模支持拓扑量子计算 。可扩展材料平台的开发是实现拓扑量子计算的关键。在此研究中，作者报道了高质量 (Bi,Sb)2Te3/石墨烯/镓 异质结的生长和性质。合成方法使得在两个异质界面上形成清晰的原子层，这反过来促进了起源于镓薄膜中近邻诱导的超导性。作者开发了一种无光刻的范德华隧道结来进行传输隧道光谱。 研究发现在5-10层(Bi,Sb)2Te3/石墨烯/镓异质结中的狄拉克表面态中形成了一个鲁棒的、近邻诱导的超导能隙 。 存在一个单独的Abrikosov涡旋，其中马约拉纳预计存在，表现为离散的电导变化 。目前的材料平台为理解和利用拓扑超导的应用潜力提供了机会。

图1 BST/Gr/Ga异质结的外延生长及隧道结器件的制备
图2 BST/Gr/Ga异质结中Dirac表面态与超导的共存
图3 BST/Gr/Ga异质结中近邻诱导的超导

图4 隧道传导中涡流捕获和单涡流特征的证据

【 论文链接 】
Li, C., Zhao, YF., Vera, A. et al. Proximity-induced superconductivity in epitaxial topological insulator/graphene/gallium heterostructures. Nat. Mater ., 2023 . https://doi.org/10.1038/s41563-023-01478-4

【其他相关文献】

[1] Wang, M., Liu, C., Xu, J. et al. The coexistence of superconductivity and topological order in the Bi2Se3 thin films. Science , 2012 , 336, 52–55. https://doi.org/10.1126/science.1216466
[2]  Xu, J., Wang, M., Liu, Z. et al. Experimental detection of a majorana mode in the core of a magnetic vortex inside a topological insulator-superconductor Bi2Te3/NbSe2 heterostructure. Phys. Rev. Lett ., 2015 , 114, 017001 . https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.017001

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