科學網—製備重堆疊二硫化鉭超導薄膜材料

2020-12-12 科學網
中科院上海矽酸鹽所等
製備重堆疊二硫化鉭超導薄膜材料

 

本報訊（記者黃辛）中科院上海矽酸鹽所黃富強團隊與合作者通過化學剝離成單層二硫化鉭（TaS2）納米片，並將納米片抽濾自組裝而重新堆疊成二硫化鉭薄膜。重新組裝的二硫化鉭薄膜打破了原母體的晶體結構，形成了豐富的均質界面，並獲得了比母體材料更高的超導轉變溫度和更大的上臨界場。相關成果日前發表於《美國化學會志》。

目前,超導材料的最高超導溫度在-100℃以下，成本很高，難以大面積推廣，追求更高溫甚至室溫超導是物理學家們的夢想。 「由於缺乏理論支持，高溫超導的探索步履維艱。」論文第一作者、矽酸鹽所碩士研究生潘傑表示，傳統以弱的電—聲相互作用為前提的BCS理論難以解釋40K以上超導機理，因此需要新理論解釋高溫超導現象。界面超導的發現是近幾年超導領域的一個新亮點。然而，界面調控六方相二硫化鉭（2H-TaS2）的電子結構卻未見報導。

研究團隊通過採用鹼金屬離子插層剝離的方法獲得單層的二硫化鉭納米片，並通過抽濾的方式對其進行組裝，得到重堆疊的二硫化鉭薄膜。薄膜內部層與層之間發生無規則的扭曲，破壞了原先的晶體結構，形成了均質的界面。進一步研究發現，重堆疊二硫化鉭薄膜的電子比熱係數γ兩倍於塊體的六方相二硫化鉭。

研究團隊採用密度泛函理論對兩種材料的電子結構進行模擬分析，發現重堆疊後的二硫化鉭薄膜因層與層之間存在扭曲，界面處電子的離域化程度增強，由此導致了費米面附近的電子態密度增加，超導特性增強。黃富強表示，這項研究成果豐富了界面超導的研究內容，為完善超導理論，探索更高溫的超導體系提供了很好的研究思路。

《中國科學報》 (2017-07-27 第4版 綜合)

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