材料学院姜宇航研究团队在新奇超导和磁性共存方面取得新进展
探索和发现新奇的超导态以及研究超导态与其它量子态的相互作用是现今凝聚态物理领域的重要课题。其中，研究超导态和磁性态之间的关联是人们一直致力于研究的方向，不仅有利于人们理解这些量子态的机理，还能为实现人工调控这些量子态打下重要基础。在单一材料中，超导和磁性往往不会共存。因此，研究者通过分子束外延生长异质结或者人工堆叠异质结的方式将具有超导和具有磁性的材料构筑在一起，从而研究其中的新奇超导或者相互作用。然而，无论是分子束外延生长还是人工堆叠，制备样品都具有极大的挑战性，往往不能完全按照人们的想法生长，亦或者生长出来的样品在尺寸和质量上有诸多限制，极大地限制了对其中超导态与其它量子态的研究。
近日，中国科学院大学材料科学与光电技术学院姜宇航研究团队与北京大学陈剑豪研究团队合作，在单一块体材料6R-TaS2中观测到超导态与近藤共振态的共存现象。姜宇航研究团队利用自主设计搭建的极低温强磁场扫描隧道显微镜研究了6R-TaS2中两种解理面，即1H与1T面。通过原子分辨级扫描隧道显微镜形貌图像和高能量分辨率电导谱表明：（1）1H面具有3 × 3的电荷密度波态，且在极低温下打开超导能隙，大小约0.5 meV，超导转变温度约2.5 K。（2）1T面具有√13 × √13的电荷密度波态，且出现近藤共振峰。近藤共振峰在12 K左右消失。该研究是首次在1H与1T构筑的异质结材料中未经调控直接观测到超导态与近藤共振态共存的实验现象，为证明其中的伊辛向列超导态和隐藏磁性提供了强有力的微观谱学支撑。也为后续深入研究6R-TaS2中新奇超导现象、超导态与其它新奇量子态的相互作用打下基础。
图：（a）6R-TaS2的晶格结构。（b）6R-TaS2中超导态与近藤共振态共存。
相关成果以“Nematic Ising superconductivity with hidden magnetism in few-layer 6R-TaS2”为题发表于2024年8月31日的Nature Communications杂志。中国科学院大学材料学院姜宇航副教授为共同通讯作者。中国科学院大学博士后/特别研究助理曹路完成了扫描隧道显微镜的表征。
