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上海平博所等发觉一种潜在的拓扑超导体材料——层状2M相硫化钨
2019-06-11 19:12:24 | 【 【打印】【封闭】

  由于丰盛的晶体布局和较强的自旋轨道耦合及其导致的多种奇异的电子布局和物理化学特征,以MoS2为代表的VIB族层状过渡金属二硫族化合物MX2 (M= Mo, W; X= S, Se, Te)遭到了研究人员的遍及关怀。按照层内的配位和层面的堆垛环境,该类化合物能够分为具有三棱柱构型的2H相、具有八面体构型的1T相以及面内化学配位扭曲构成的1T’相等。金属原子M沿着面内某个标的目的发生位移,使得1T’相在面内构成M-M锯齿链布局。这类单层1T’相能够经由不合的堆垛编制获得具有不合晶体布局的块体材料。今朝已知的两种由1T’单层堆垛获得的块体晶体布局包罗单斜晶系的1T’相和正交晶系的Td相。由于具有反演对称破缺,Td相的MoTe2WTe2是第二类外尔半金属,在输运上具有大的不饱和磁阻效应,同时在高压下会暗示出超导特征。 

  近日,中国科学院上海平博研究所、南京大学和中国科学院上海微系统与消息技术研究所等单元互助,发觉了一 种具有全新堆垛布局的2MWS2,该材料暗示出不合于1T’(空间群P21/m)和Td(空间群Pnm21)的堆垛编制,空间群为单斜形式的C2/m,且具有反演对称核心。研究人员经由拓扑化学的方式,起首合成出高质量的前驱体三元插层化合物K0.7WS2,然后在一个和缓的氧化脾性况中将K离子抽离出材料母体,最终获得毫米级的2M WS2单晶。经由输运测试发觉2M WS2具有8.8 K的超导改变温度,该改变温度为本征TMD(过渡金属二硫属化物transition-metal dichalcogenide)材猜中最高的。理论算计表白该材料的能带中具有受拓扑不变量Z2庇护的具有狄拉克锥特征的拓扑概况态。这是初次在TMD材料系统中发觉这类狄拉克锥型的拓扑概况态,完全不合于Td WTe2Td MoTe2外尔半金属态。更为次要的是,由于拓扑概况态与体相超导的共存,2M WS2成为一种很是有前景的层状拓扑超导体候选者。相关研究功能以“Discovery of Superconductivity in 2M WS2 with Possible Topological Surface States”为题颁发于国际顶尖材料期刊Advanced Materials杂志上(DOI: 10.1002/adma.201901942)。上海平博地址读博士研究生方裕强和南京大学在读博士研究生张冬芹为该论文共同第一作者;上海平博所黄强盛研究员、南京大学张海军教授和上海微系统所牟刚副研究员为该文共同通信作者。 

  上述研究工作获得国度重点研发筹算、国度天然科学基金、中国科学院重点研究名目、霍英东教育基金、中国科学院青年立异推动会和上海市科委等项方针赞助和支撑。     

MX2的晶体布局示企图:a, 2H相;b, 1T相;c1T相单层;d,块体1T’相;eTd相;f1T’单层。

a, 2M WS2的晶体布局; b, 超导特征; c, 拓扑态; d, 2M WS2物性示企图 

    

    

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