(a) A estrutura de rede de PdTe 2 , indicando que é um sistema centrossimétrico. (b) A resistência de folha dependente do campo magnético no plano em diferentes temperaturas para 6-ML PdTe 2 filme. (c) A dependência da temperatura de campos críticos no plano (as esferas pretas) de 6-ML PdTe 2 filme, o que é consistente com a fórmula teórica da supercondutividade de Ising (as linhas pretas sólidas). Detalhe:o esquema do emparelhamento Ising do tipo II. (d) As curvas lgRS-1 / T do filme 4-ML PdTe2 em diferentes campos magnéticos. A resistência cai e, em seguida, satura com a diminuição da temperatura, que é a marca registrada de estados metálicos anômalos. Filtros de alta qualidade são usados nas medições para excluir bem a influência do ruído de alta frequência. Crédito:esta figura foi adaptada de:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.0c01356
O professor Wang Jian da Universidade de Pequim e colaboradores investigaram as propriedades supercondutoras do PdTe supercondutor cristalino bidimensional 2 filmes crescidos por epitaxia de feixe molecular. Eles observaram a evidência experimental de estado metálico anômalo e detectaram a supercondutividade Ising tipo II existente em sistemas centrossimétricos. Além disso, a supercondutividade de PdTe 2 os filmes permanecem quase os mesmos por mais de 20 meses sem nenhuma camada de proteção. Este sistema supercondutor de tamanho macro e estável com forte acoplamento spin-órbita mostra grandes potenciais em aplicações supercondutoras eletrônicas e spintrônicas. O artigo foi publicado online em Nano Letras e selecionado para a Escolha dos Editores de Ciência com o título de "Um supercondutor incomum" ( Ciência 369, 388 2020).
Normalmente acredita-se que o campo magnético impede a formação de supercondutividade. Para a maioria dos sistemas supercondutores, Um forte campo magnético pode quebrar os pares supercondutores de Cooper e destruir a supercondutividade. Recentemente, um novo tipo de sistema supercondutor bidimensional (2-D) sobrevive sob um grande campo magnético no plano, chamados supercondutores de Ising. Trabalhos anteriores sugerem que o supercondutor Ising requer quebra de simetria de inversão no plano. A simetria de inversão no plano quebrada dá origem ao acoplamento spin-órbita do tipo Zeeman (SOC), que polariza os spins do elétron para a direção fora do plano e leva a um enorme campo magnético crítico no plano até várias vezes do limite de Pauli, normalmente correspondendo a dezenas de Tesla. O limite de Pauli é definido como o campo magnético necessário para destruir os pares de Cooper por meio do efeito de quebra do par de spin em supercondutores convencionais. O professor Wang Jian e colaboradores já relataram a observação da supercondutividade de Ising em monocamada de tamanho macro NbSe 2 filmes crescidos por epitaxia de feixe molecular (MBE) e a interface induziu supercondutividade de Ising em filmes de Pb cristalinos ultrafinos pela primeira vez.
Recentemente, Professor Wang Jian e Professor Lin Xi na Universidade de Pequim, em colaboração com o professor Xue Qikun, Professor Wang Lili, Professor Xu Yong, Professor Yao Hong da Universidade Tsinghua, O professor Liu Haiwen, da Universidade Normal de Pequim, detectou um novo tipo de supercondutividade Ising em PdTe cristalino 2-D 2 filmes produzidos pela MBE. A 6-monocamada (ML) (em torno de 3 nm) PdTe 2 filme exibe um grande campo crítico no plano mais de 7 vezes do limite de Pauli, que é a característica da supercondutividade Ising. Diferente dos supercondutores Ising relatados anteriormente, o PdTe 2 filme mantém a simetria de inversão no plano, o que indica que existe um novo mecanismo de supercondutividade Ising (denominado supercondutividade Ising tipo II pelo Professor Wang Jian em discussão com o Professor Xu Yong).
O cálculo da estrutura de banda e a análise teórica revelam que a simetria rotacional de 3 vezes no PdTe 2 filmes cria o campo efetivo de SOC ao longo da direção fora do plano e leva à polarização do spin fora do plano. Os pares supercondutores de Cooper formados pelos elétrons com polarização de spin fora do plano podem sobreviver sob um grande campo magnético paralelo ao sistema 2-D, que dá origem à supercondutividade Ising tipo II com grande campo crítico no plano. Cálculos teóricos indicam que, para sistemas supercondutores 2-D com simetria de inversão no plano, A simetria rotacional de 4 e 6 vezes também pode fazer a orientação do campo SOC efetivo ao longo da direção fora do plano. Assim, a supercondutividade Ising tipo II pode ser generalizada para vários sistemas 2-D com 3, Simetria rotacional de 4 e 6 vezes. Portanto, a descoberta da supercondutividade Ising tipo II é promissora para estimular uma nova direção de pesquisa na física da matéria condensada.
Interessantemente, sob o campo magnético perpendicular, a resistência da folha de PdTe 2 os filmes caem e depois saturam para uma constante independente da temperatura com temperatura decrescente por meio de medições de transporte de temperatura ultrabaixa com filtros de alta qualidade. É a primeira evidência experimental sólida de estados metálicos anômalos em filmes cristalinos 2-D de alta qualidade crescidos por MBE, o que revela ainda que, além dos estados de solo supercondutores e isolantes, estado metálico anômalo é outro estado fundamental quântico para sistemas bosônicos 2-D.
Além disso, a maioria dos sistemas supercondutores 2-D são muito sensíveis à atmosfera e facilmente perdem a supercondutividade. A supercondutividade do PdTe 2 os filmes permanecem quase os mesmos por mais de 20 meses sem nenhuma camada de proteção. Este sistema supercondutor estável em tamanho macro com forte SOC mostra grandes potenciais em aplicações supercondutoras eletrônicas e spintrônicas.
