【項目名稱】

超導體“分段費米面”的實驗實現

【項目負責人】

鄭浩

【項目完成人】

鄭浩，賈金鋒，朱朕，傅亮🟦，Michał Papaj

【項目完成單位】

沐鸣2平台，麻省理工學院

【項目簡介】

固體物理告訴我們：費米面決定了材料是否導電🙇🏽‍♂️、是否透光等多種物理性質☎️。傳統的物態調控都是調控費米面附近態密度⏭，如果能夠實現對費米面的直接調控，就會給材料物性的調控帶來革命性的變化。

超導體具有零電阻和完全抗磁性等奇特性質，經過百余年的研究產生大量重要成果。本領域科學家曾經5次獲得諾貝爾獎🙍🏿。但是超導研究中仍然有少量“硬骨頭”難題尚未解決🅱️。例如，過去的大量研究顯示，常規超導體沒有費米面。早在1965年👨‍🦼‍➡️，Fulde從理論上預言超導體中如果庫珀對的動量足夠大就可以在超導能隙中產生準粒子👨🏼‍💼，從而導致出一種特殊的“分段費米面”。但由於普通超導體庫珀對動量足夠大時🎨，產生準粒子的同時，庫珀對也會破裂而失去超導，因此這個預言雖然過去了50多年🤸🏽‍♀️，一直沒有被實驗證實。

針對該瓶頸點♥️，本團隊將拓撲物質研究的經驗積累跨領域地應用到超導研究中來，借助拓撲表面態費米速度極高的特性💮，提出了超導/拓撲復合結構的解決方案。設計並優化了Bi2Te3/NbSe2異質結，還發展了外場調控庫伯對動量的新方法，實現了借助磁場產生邁森納效應驅動庫伯對產生動量的新手段🏃🏻‍♀️‍➡️。最終解決了傳統超導物理中的難題🦸，首次證實了庫伯對動量導致“分段費米面”的存在，還能調控拓撲性並構建新的拓撲超導，並開辟了調控物態的新方法🍑。本成果發表在Science雜誌，並被以first release的形式重點推薦🖖🏻。