作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 Ba6Nb11S28超导相图
(一)相对于正常状态ds(m0H，T)的过剩电导率，对应于ab平面附近的场角q(q = 90°)
q = 90和q = 84时ds(m0H，T)之差
温度轴被归一化为总温差
绿色曲线代表m0Hc2的2D金兹堡-朗道(2D-GL)模型
(C)在温度/温度梯度= 0时m0Hc2的角度依赖性
T/TBKT = 0时3(橙色)和m0Hc2
8(绿色，放大3倍)
插图:清洁2D系统中m0Hc2的示意图，预计在关键区域| q–90 | & lt；dq，其中轨道限制被猝灭，并且以exp(iq r)形式的超导间隙D为特征的FFLO状态出现在T/Tc & lt；0
55和H >；惠普(深蓝色实线)
2D·FFLO超导体的理论研究进一步预测了磁涡旋状态的级联，在这种状态下呈现为m0Hc2(q)的波纹(37)(红色虚线)
学分:理科，doi: 10
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aaz6643 自铁器时代和青铜时代以来，材料科学对人类产生了深远的历史影响
目前，材料科学家对一类被称为量子材料的材料很感兴趣，这类材料的电子或磁性行为无法用经典物理学来解释
在量子材料领域的发现之后，随之而来的是对科学中新物理或量子信息的大量研究
在一份发表在《科学》杂志上的新报告中
德瓦拉昆达和麻省理工学院、哈佛大学和美国理研中心的一组物理学科学家
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日本报道了一种非常有趣的新型量子材料的合成
这种结构可能让物理学家研究迄今为止未知的模糊量子效应
在这项研究中，研究小组开发了一种包含过渡金属二硫化物(TMD)超导体2H-二硫化铌(2H-NbS2，2H相)的体超晶格，以产生增强的二维(2-D)、高电子质量和洁净极限的无机超导性
超导性 超导性可以在没有能量损失的情况下实现高速应用，并有助于概念的发展，例如悬浮高速列车
研究人员目前可以部分实现这种应用，使用在足够高的温度下超导的材料，并使用二维材料来简化问题，同时强调超导背后的物理学
早期对粒状铝(铝)和非晶铋(铋)薄膜的实验工作通过精确控制超导层的厚度显示了二维超导性，这后来被用于开创性的研究
其中包括贝列津斯基-科斯特尔利兹-索尔兹(BKT)过渡；描述拓扑转变的早期例子，物理学家因此获得2016年诺贝尔物理学奖
Ba6Nb11S28的量子振荡和电子结构
(一)温度T = 0时磁阻作为垂直场的函数
不同的磁场旋转角q为39 K(几何形状定义如插图所示)
为清晰起见，曲线垂直偏移150%的磁共振
作为垂直频率的函数的量子振荡幅度的低频范围和全范围
高频口袋的快速傅立叶变换幅度乘以25
包含自旋轨道耦合的单层氢-铌酸锂费米表面的密度泛函理论计算(17)
(5)描述了区域折叠方案，包括由Ba3NbS5块层施加的3 × 3超结构，其中减小的布里渊区由粗线包围
(六)实验观察到的费米表面截面积按比例绘制为实心圆的带折叠单层氢-硼氢化物的电子结构
黑盒对应0
01 Å–2
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aaz6643 与此同时，科学家们还研究了各向异性体超导电性，以理解二维超导电性背景下的超导状态，包括过渡金属二元化合物(TMDs)，即
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MX2型原子薄半导体，其中M是过渡金属，X是硫族原子(周期表中的第16族元素)
材料工程的最新进展也显示了剥离范德瓦尔斯(vdW)层状材料的可能性，从而使原子级的二维超导体变得容易获得
然而，这种剥落的薄片会降解，降低样品质量
Devarakonda等人
因此在这项工作中使用了高质量的2H-nbs 2(2H-二硫化铌)单分子层，这是一种具有BKT跃迁的纯二维超导体
然后他们进一步合成了一种单晶材料；Ba6Nb11S28使用高质量的H-NbS2单层和Ba3NbS5块层，其中TMD层被强解耦
发展和表征层饼 Devarakonda等人
因此使所得材料(Ba6Nb11S28)尽可能纯，以研究二维超导的纯物理
Ba6Nb11S28中干净的二维超导性的发现将为更好地理解与量子现象相关的二维超导性打开大门
这种材料包含交替的二维超导体层NB2和一个电子不感兴趣的间隔层Ba3NbS5很像一个带有一层巧克力的蛋糕层(我
e
NbS2)在较厚的蛋糕层(I
e
间隔层)
这种分层保护了NbS2层，使其不会破裂或暴露在空气/湿气中，从而获得更清晰的二维超导性
该小组使用高角度环形暗场扫描透射电子显微镜(HAADF-STEM)来研究最终的结构
这种材料显示出一种清晰的二维超导体，在温度为0时呈现出BKT跃迁
82 K和突出的2-D Shubnikov-de Haas (SdH)量子振荡；物质固有量子性质的宏观表现
Ba6Nb11S28的2D超导性和泡利极限断裂
(一)从T = 0开始的电流-电压特性
95 K至T = 0
28 K
插图显示了幂律的演变；水平线表示a = 3
(二)不同q值时纵向电阻率与磁场m0H的关系
为清晰起见，曲线垂直偏移20毫瓦厘米(水平线)
垂直刻度将低电流(7毫安)和高电流(70毫安)测量的区域分开，以避免焦耳加热抑制超导性
对于q = 80和90，仅使用低电流
(C)在T = 0时测量的上临界场m0Hc2的角度依赖性
28 K，符合2D-廷卡姆模型，使用| q–90 | & lt；一个
7(紫色曲线)和| q–90 | >一个
7(黑色曲线)
插图显示了q = 90附近的详细视图，其中观察到m0Hc2(q)在泡利极限m0HP范围内增强
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aaz6643 新量子材料的性质 利用磁输运测量
显示了材料的清洁度和二维电子结构的进一步证据
结果与起始材料2H-NbS2在性质上不同，后者在其电子结构中保持了弯曲和椭圆形的费米表面
尽管在2H-NbS2中还没有量子振荡的报道，研究小组注意到在2到3特斯拉之间的磁场中Ba6Nb11S28中出现了舒布尼科夫-德哈斯(SdH)量子振荡，以指示量子迁移率
科学家们分析了Ba6Nb11S28的量子振荡和低场磁电阻，这将这种材料置于超导性的极限
超导NbS2和Ba3NbS5间隔物的交替层允许NbS2中的高电子迁移率，同时也保护它
这就产生了一个“层饼”——类似于允许干净超导行为的结构
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abd4225 他们还记录了超导转变过程中材料的电流/电压特性
除了观察到的BKT跃迁之外，这项工作还展示了一个干净的二维超导态的出现，它具有增强的稳定性
这归功于Ba6Nb11S28中NbS2层的高纯度
由于块状Ba6Nb11S28材料已经显示出二维物理特性，研究小组最初提出了现在已知的插入间隔层的工艺，而不是以前工作中详细描述的制造剥离纳米器件的工艺
该小组还注意到通过引入磁性成分来使间隔层功能化的范围
以这种方式，Ba6Nb11S28的大电子平均自由程(移动粒子行进的平均距离)允许干净限制的超导电性潜在地实现单层超导体中预测的非常规相
2D超导性和Ba6Nb11S28
超导材料概况，其特征是上临界场的各向异性和皮帕德相干长度与平均自由程之比
干净界限和脏界限之间的边界显示为水平线
(二)投射到ab面上的氢-MX2的晶体结构
缺少反转对称性由缺失的硫族元素(X)反转伙伴(虚线圆)来说明
(c)单层H-MX2中的a B-平面镜对称性可以被基底或局域场破坏(∇U)
(四)伊辛和拉什巴耦合程度不同的单层H-MX2的动量空间自旋轨道结构描述
(E)沿轴(比例尺，1纳米)拍摄的Ba6Nb11S28的HAADF-STEM图像
模型结构的模拟覆盖了一个绿色阴影的单元
钡、铌和硫原子分别用蓝色、红色和黄色圆圈表示
Ba6Nb11S28电阻率与温度的函数关系，显示超导转变
上插图:过渡的放大视图)和磁化率4pcc，用零场冷却(ZFC)和场冷却(FC)测量
下插图:氢化丁腈橡胶层和镜像对称-破坏Ba3NbS5块层
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aaz6643 新量子材料的影响 这种材料的内在美保留在异质结构的自然生长中，就像一个在合成过程中自然分离的层饼
与手工添加每一层相比，这使得合成过程的劳动强度大大降低
合成的容易性可以允许不同类型的分层材料被开发，其中二维层被它们的环境自然地保护
这项技术除了超导体之外，还可以产生不同类型的量子材料，包括适合量子计算的拓扑绝缘体
这一新发现为现有的剥离纳米器件制造工艺提供了一种更简单的替代方法
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Devarakonda和他的同事设想将这一策略扩展到Ba6Nb11S28以外的其他材料
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