二硒化钨助力石墨烯超导研究取得突破
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2024-09-13 11:07
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在材料科学的浩瀚星空中，二硒化钨（WSe2）作为一种重要的二维层状半导体材料，近年来因其独特的物理性质和广泛的应用前景，逐渐成为了科研界关注的焦点。日前，上海交通大学物理与天文学院李听昕课题组、李政道研究所刘晓雪课题组发现了二硒化钨在石墨烯超导研究中的突破性应用。相关研究成果发表在Nature上。
二硒化钨，一种二维过渡金属硫族化合物，其层状结构限制了热量传导，提高了热电转换效率，在电子器件、光电器件等领域展现出巨大的应用潜力。石墨烯，一种由单层碳原子组成的二维材料，具有极高的导电性、导热性和机械强度，是已知最薄、最坚硬的材料之一，在电子学、光学、力学等领域展现出广泛的应用潜力。研究团队通过将单晶双层石墨烯与二维半导体二硒化钨相结合，形成了一种全新的异质结构。这种结构不仅保留了石墨烯的优异导电性，还通过二硒化钨的引入，丰富了其物理性质，特别是在超导态的观测上取得了重大突破。研究团队发现，当双层石墨烯与二硒化钨贴合形成异质结构后，通过提升电场强度优化样品制备方法，他们首次在单晶双层石墨烯的电子端通过栅极静电掺杂发现了超导态。这一发现不仅填补了以往研究中的空白，也为理解晶体石墨烯及转角石墨烯系统的超导机理提供了新的视角。在超导材料的研究中，石墨烯因其独特的电子结构和物理性质一直备受瞩目。石墨烯本身并不具备超导性，科学家们正在研究如何通过掺杂、施加压力或引入缺陷等方式，使石墨烯在特定条件下表现出超导性。长期以来，由于容易受到杂质效应的影响，石墨烯超导态的观测和表征一直是个难题。上海交大研究团队通过引入二硒化钨作为衬底材料，有效提升了石墨烯的超导性能，使得在更高的电场下（1.6V/nm）观测到稳定的超导态成为可能。这一发现不仅证明了二硒化钨在提升石墨烯超导性能方面的独特作用，也为未来设计基于石墨烯系统的高质量新型超导量子器件提供了重要的实验依据和理论支持。上交李听昕/刘晓雪课题组的研究成果不仅为石墨烯超导领域的研究带来了新的突破，也为二硒化钨这一重要材料的应用开辟了广阔的前景。随着科学技术的不断进步和材料制备工艺的日益完善，二硒化钨在新型量子器件设计中的潜力正在逐步显现。其优异的半导体性能和与石墨烯等材料的良好兼容性，使得它成为制备高性能电子器件、光电器件以及量子计算元件的理想材料之一。未来，随着对二硒化钨及其复合材料研究的不断深入，我们有望看到更多基于这些材料的创新应用。例如，在量子信息领域，利用二硒化钨的超导性和二维层状结构特性，可以设计出更加稳定、高效的量子比特和量子门电路；在光电子器件方面，二硒化钨的高光电转换效率和可调控的光学性质，则有望推动光电器件性能的进一步提升。版权及法律问题声明
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