四川
在高溫超導機理的研究中，Ruddlesden-Popper（RP）型鎳酸鹽材料已成為關鍵平臺。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)與銅酸鹽超導體類似，具有3d?電子構(gòu)型和dx2?y2軌道主導的費米面拓撲結(jié)構(gòu)；另一類是RP型鎳酸鹽超導體，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，為利用角分辨光電子能譜（ARPES）研究能帶結(jié)構(gòu)與超導產(chǎn)生之間的關聯(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)，一直是該領域面臨的重大挑戰(zhàn)。
鑒于此，來自南方科技大學的陳卓昱副教授，薛其坤院士，李鵬助理研究員以及中國科學技術大學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)研究了它們的超導電性與電子結(jié)構(gòu)。研究發(fā)現(xiàn)，在相同的壓縮外延應變下，單層-雙層（1212）和雙層-三層（2323）超結(jié)構(gòu)薄膜表現(xiàn)出環(huán)境壓力下的超導電性，其起始超導轉(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)型不同但化學組成相同的單層-三層（1313）超結(jié)構(gòu)薄膜卻未顯示超導跡象。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的出現(xiàn)與費米面上一個由dz2軌道主導的“γ”空穴型費米口袋之間的關鍵聯(lián)系，為理解鎳酸鹽超導機理提供了全新的實驗依據(jù)。相關論文以題為“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，聶子豪同學曾在研二以第一作者身份發(fā)表一篇nature正刊。
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