Unconventional nature of superconducting NbSe2 atomic layers

超导 NbSe2 原子层的非常规性质

基本信息

批准号：
22K20362
负责人：
成塚政裕
金额：
$ 1.83万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-08-31 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、回転対称性の低下した超伝導状態の発現が報告されている遷移金属カルコゲナイド超伝導体NbSe2に対し、走査トンネル顕微鏡（STM）測定を用いた準粒子干渉効果（QPI）測定から超伝導状態を直接的に調べる研究を行った。具体的には、（1） STMに適したレベルの清浄で平坦なNbSe2超薄膜の作製、（2）単層NbSe2薄膜上でのQPIを行った。（1）では、申請時から発展し、シリコンカーバイト基板上のエピタキシャルグラフェン膜上に広く平滑なNbSe2単層薄膜の作製に成功した。NbSe2単層薄膜成長時の条件だけでなく、エピタキシャルグラフェン膜の成長条件がドメイン壁や格子欠陥の少ない高品質なNbSe2単層薄膜に重要であるという知見を得た。（2）では、NbSe2超薄膜のSTM測定を行い、実際に単層NbSe2で知られている電荷密度波秩序、明瞭なコヒーレンスピークを持った超伝導ギャップの測定に成功した。さらにQPI測定から、NbSe2の結晶軸方向と異なる方向を向いたシグナルが超伝導状態のフェルミエネルギー極近傍でのみ発達することが明らかになった。詳細な構造の分析から、興味深いことに実際の試料では基板のグラフェン膜とNbSe2単層膜の結晶軸が自然にひねり角をもって積層し、さらに超伝導の電子状態にそのひねり積層の効果が現れていることが明らかになった。この結果は、先行研究で報告された回転対称性の低下とは異なる種類の回転対称性の低下した超伝導状態であり、下地であるエピタキシャルグラフェン膜とNbSe2がつくるモアレ周期を反映したポテンシャルの空間変調がNbSe2の超伝導状態に影響を与えている可能性がある。

今年，我们进行了一项研究，直接检查了NBSE2的超导状态，NBSE2是一种过渡金属辣椒素超导体，据报道，使用扫描隧道微镜（STM），使用Quasiparticle Interference效应（QPI）测量值（QPI）测量旋转对称性（QPI）具有降低的旋转对称性的超导状态。具体而言，（1）在适合STM的水平上制造清洁，平坦的超薄NBSE2膜，以及（2）QPI在单层NBSE2膜上进行。在（1）中，该应用程序从应用程序开始开发，并能够成功地在碳化硅碳化物基板上的外延石墨烯膜上成功制造宽，光滑，单层NBSE2薄膜。我们已经获得了发现，不仅要生长NBSE2单层薄膜的条件，而且外延石墨烯膜的生长条件对于高质量的NBSE2单层薄膜很重要，具有很少的域壁和晶格缺陷。在（2）中，进行了超薄NBSE2膜的STM测量值，并在单层NBSE2中实际已知的电荷密度波顺序的超导间隙成功地测量了一个明显的相干峰。此外，QPI测量结果表明，与NBSE2的晶体轴面向不同方向的信号仅在超导Fermi Energy Extreme附近发展。详细的结构分析表明，在实际样品中，石墨烯膜的晶体轴和自然堆叠的基板上的NBSE2单层膜，扭曲层压的效果出现在超导电子状态上。该结果是与先前研究中报道的旋转对称性的减少相比，旋转对称性降低的超导状态的类型不同，并且反映了基础外观上的石墨烯膜和NBSE2产生的Moire时期的空间调节可能会对NBSE2的超导状态产生影响。