院士领衔，中国科学技术大学再发Nature子刊！
文摘
2024-11-24 19:30
青海
磁性和超导性的相互作用近年来因其在量子计算、量子模拟和拓扑材料等领域的潜在应用而引起了广泛关注。尤其是在拓扑超导体的研究中，铁磁体-超导体异质结构成为了一个重要的研究方向。这些异质结构可能实现拓扑超导相，进而产生马约拉纳零模（MZM），这是量子计算中的关键组成部分。与传统的超导材料相比，具有强自旋轨道耦合和磁性结构的材料，如铁磁体/超导体异质结构，提供了更为丰富的量子态和拓扑特性。然而，尽管实验上已观察到这些异质结构中出现了一些拓扑特征，相关研究仍面临着许多争议和挑战。特别是，如何在复杂的界面耦合中准确区分拓扑和非拓扑状态，以及如何提高材料的性能和稳定性，仍然是该领域亟待解决的问题。近日，来自中国科学技术大学封东来院士、闫亚军携手在CrBr3/NbSe2铁磁体-超导体异质结构的研究中取得了新进展。该团队通过使用超低温扫描隧道显微镜（STM），对CrBr3单层薄膜与NbSe2超导基底的界面进行了详细研究，揭示了该异质结构中的电子态和边缘态特性。研究发现，CrBr3单层薄膜本身为绝缘体，并且在其上测得的超导能隙和涡旋态几乎与NbSe2基底一致。同时，在CrBr3岛的边缘发现了两种类型的能隙束缚态：一种是零能导电峰（ZECP），另一种是具有粒子-孔对称性的非零能量束缚态。这些束缚态的分布与CrBr3薄膜边缘的原子晶格重构密切相关。通过调节隧道透射率，研究人员观察到这些边缘态随交换耦合强度的变化而发生明显演化，与传统的Yu-Shiba-Rusinov（YSR）态特征相符。与传统的拓扑马约拉纳边缘态不同，这些特征表明CrBr3/NbSe2异质结构中的边缘态可能是拓扑平凡的。这一发现为深入理解铁磁体-超导体异质结构中的界面耦合效应提供了重要的实验依据，具有重要的理论意义和潜在的应用价值。该研究成功获取了CrBr3/NbSe2异质结构的详细结构和电子性质信息，极大地推动了该领域对磁性-超导性界面耦合机制的理解。
