Nat. Nanotech：MoS2中誘導超導電性的隧道譜的研究

【引言】

最近，通過靜電電荷積聚誘導超導電性的能力是物理學和納米電子學領域的最新突破。除了LaAlO₃/SrTiO₃界面之外，柵誘導超導體的實驗主要局限于電阻測量，這些測量提供了關于超導狀態的非常有限的信息，觀察到向零電阻狀態的轉變表明超導電性的發生，但實際上沒有提供關于超導電狀態的微觀性質的信息。

【成果簡介】

近日，來自日內瓦大學的Alberto F. Morpurgo（通訊作者）的團隊在Nat. Nanotech發表了題為Tunnelling spectroscopy of gate-induced superconductivity in MoS₂的文章，通過隧道譜來確定不同電子密度的能級依賴態密度，從而探索MoS₂中的柵誘導超導。在超導狀態下，DOS在能量小于間隙Δ的情況下受到強烈抑制，垂直磁場B在E <Δ處產生填充間隙的狀態，但超導起源的20％的DOS抑制遠遠高于傳輸臨界場。研究結果表明一種在柵誘導超導體上執行隧道譜學的策略，并展示了傳統運輸測量中無法獲得的大量的信息。

【圖文導讀】

圖1:納米制造的MoS₂器件用于隧道光譜測量

a: 在MoS₂的表面處發生柵極誘導的超導性的電阻轉變；

b: 器件厚度的帶狀圖；

c: 光學顯微鏡圖；

d: 用于執行隧穿光譜學的器件的示意圖；

e: 垂直I-V曲線。

圖2:取決于偏置的隧道電導的溫度演變

a: n = 1.5×10¹⁴cm^-2時的面內電阻的溫度依賴性；

b: 歸一化的依賴于偏置的隧穿電導；在所有器件中，開始觀察到對應于電阻躍遷開始的隧道電導的可測量抑制。在冷卻時，抑制增加，并且通常達到高偏置值的70-90％，取決于器件和在測量中達到的溫度，抑制的程度與電阻轉換的質量無關。

圖3:二硫化鉬超導態的性質

a: 歸一化隧道電導與eV /Δ的函數關系；

b: 歸一化隧道電導與T/Tc的函數關系；

c: 隨著n的增加，Tc和Δ的演變。

圖4:隧道DO S的磁場依賴性

a: 歸一化微分電導在增加垂直方向上的演化磁場；

b: 在T = 1.5K時測量的相同器件的方塊電阻是B的函數；

c: 隨著B增加而增加的歸一化微分電導的演變；

e: 針對五個不同器件繪制的相對于正常狀態值的零偏置隧穿電導中的抑制；

f: 歸一化的隧道電導作為在T = 1.5K時測量的偏置的函數。

【小結】

該團隊的隧道譜學測量結果提供了有關閘門誘導超導態性質的相關信息，發現當作為eV /Δ的函數繪制低偏差隧道電導測量值時，與n的值無關，并且在V = 0V 所有數據與T/Tc繪圖時的曲線相同，表明超導狀態與探測到的密度范圍相同。另外，隧穿電導對電壓和溫度的依賴性表明低能量DOS與E成線性比例。

文獻鏈接：Tunnelling spectroscopy of gate-induced superconductivity in MoS₂（Nat. Nanotech,2018, DOI: 10.1038/s41565-018-0122-2）

本文由材料人電子電工學術組楊超整理編輯。

材料牛網專注于跟蹤材料領域科技及行業進展，如果您對于跟蹤材料領域科技進展，解讀高水平文章或是評述行業有興趣，點我加入編輯部大家庭。如果你對電子材料感興趣，愿意與電子電工領域人才交流，請加入材料人電子電工材料學習小組（QQ群：482842474）。

歡迎大家到材料人宣傳科技成果并對文獻進行深入解讀，投稿郵箱tougao@cailiaoren.com。

投稿以及內容合作可加編輯微信：cailiaokefu，我們會邀請各位老師加入專家群。

材料測試，數據分析，上測試谷！