新研究中国物理信研究在石墨烯基板上生长的单层材料中超导性和电荷密度波的现象。
学习：外延单层NBSE2膜中的电荷密度波和电子相互作用。图片来源：3Dstach/shutterstock.com
单层超导体的发现和开发对基本物理和新技术的开发具有重大影响。
尽管石墨烯已成为这些材料的流行形式，但缺乏电子带隙的事实刺激了对具有半导体特性的其他2D材料的搜索。亚博网站下载
在这些2D材料中，过渡金亚博网站下载属二核苷（TMD）被证明是一种有前途的替代方案，在电子，光子学和旋转中具有各种新型物理特性。
理解这些材料的关键是开发出可靠的模型，即它们的超导性和电荷密度亚博网站下载波（CDW）（一种线性链中的电子中有序的量子流体或分层晶体相互作用）相互作用。
杂志上发表的新论文中国物理信查看二氧化碳（NBSE2）中超导性与CDW之间的相互作用，这是一种测试这两种现象的理想方式。
什么是超导性？
超导性的最初发现发生在1911年，当时荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes和他的团队发现，汞的电阻为4.2 K（-269°C）的零。
这导致了这样一个意识到，低于某些临界温度材料会经历过渡到超导状态。亚博网站下载这导致了两个重要特征的发展。
首先，所讨论的材料无法再抵亚博网站下载抗代表电荷通道的电子的运动。在零电阻的这一点上，电流可以在材料中循环，而不会消散任何能量。
超导状态的第二个重要特征是弱磁场无法穿透超导体。取而代之的是，田地被固定在材料的表面。该场排斥被称为Meissner效应。
固态的常规物理和基本量子理论都无法充分解释超导状态。
这样做需要一种新的超导性显微镜理论，该理论表明，通过与晶格的振动（称为声子）相互作用，将电子对形成超导材料。这些所谓的库珀对在固体内部无摩擦的内部移动，固体有效地认为是浸入电子云的正离子的晶格。
当电子通过该晶格编织时，其离子被电子的负电荷吸引并略微移动。该运动产生一个电气正区域，具有吸引另一个电子的连锁反应。
超导阶段的敏感性是由于热能很容易破坏库珀对的结果。
超导性和电荷密度波有什么区别？
CDW中的电子形成常规波，并以相关的方式通过材料交通时，集体携带和电流。这听起来很像超导体的行为。
两种状态之间的主要区别在于，库珀对的电子对稳定流经超导体。CDW中的电子拟合并开始。
这也可以被认为是水龙头，水可以自由流动，被关闭，但留下了稳定的滴水水。
CDW中电子流中的这些周期性凸起是由称为粒子波偶性的量子力学因素引起的。在光颗粒，光子颗粒的情况下，这是最熟悉的。yabo214
图片来源：图像源交易有限公司/Shutterstock.com
当光子传播时，它们可以建模为波，但是当它们撞击表面时，它们的行为类似于粒子。当研究人员使用标志性的双关闭实验发现电子和其他粒子也可以将其建模为波浪时，这种违反直觉的想法变得更加革命性。yabo214因此，它们也具有粒子波偶性。
对于电子而言，这种现象会导致它们与产生CDW的“颠簸”之间的能量差距。
在1930年代，物理学家鲁道夫·皮埃里斯（Rudolf Peieris）预测了CDW的存在，认为一维金属将不稳定，而在费米波室上的能量间隙形成，从而减少了填充电子状态的能量。
当一维晶体的周期性晶格的变形导致原子位置振荡时，这些间隙形成在所谓的PEIERLS过渡温度下，以使1-D晶体的完美顺序损坏。
这一切都很好，但是要使超导和电荷密度波现象变得有用，有必要找到可以到达这些状态的材料而不会降低到极度冷的温度。亚博网站下载
那就是单层材料进来的地方。亚博网站下载
研究二烷基氮化物中的超导性和电荷密度波
diselenide（NBSE2）是低于7.2 K的温度下的超导体，也表现出CDW。当在石墨烯基板上的单层中创建NBSE2时，它表现出与作为散装材料的截然不同的特性。
在石墨烯底物上生长的单层1H-NBSE2的过渡温度约为3.0 K，对于CDW，CDW的过渡温度约为3.0 k，〜145 k。这些温度高于NBSE2的大量来源中的温度，对于CDW，该温度明显更高。
这项新研究的作者发现，单层NBSE2的两个稳定的CDW状态可以在液氮温度下在NBSE2/BLG表面共存。
该小组发现，从石墨烯基板到其生长的NBSE2膜的电荷转移会影响费米表面的构型 - 将占据的电子能状态与零温度下的未占用电子状态分开的表面。
这会导致费米水平上升130 MEV，这决定了不同材料的电导率。亚博网站下载这意味着可以在较高的温度下开始超导性和CDW相。
作者结论是，单层NBSE2中的电子偶联占主导地位的CDW相变。
这可能意味着，尼替氏菌的单层的超导性和CDW行为可能会受到其生长的底物结构的影响。
参考
XIE。X.，林。D.，朱。L.，等，[2021]，“外延单层NBSE2膜中的电荷密度波和电子相互作用”，”中国物理信。http://cpl.iphy.ac.cn/article/10.1088/0256-307x/38/10/107101
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