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过渡金属氧化物界面二维电子气的非传统超导及其马约拉纳零能模探索
结题报告
批准号:
92065110
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
80.0 万元
负责人:
聂家财
依托单位:
学科分类:
超导与超流
结题年份:
2023
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
聂家财
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中文摘要
本项目切实针对本重大研究计划拟重点资助的研究方向(一)之(2),突出“能够展示马约拉纳零能模(MZM)的高质量异质结材料的制备”这一有限目标。LaAlO3/SrTiO3(LAO/STO)界面是一种磁有序、自旋轨道耦合和超导可共存的新型异质结材料,是探索MZM的一个重要平台。本项目将用激光分子束外延法制备LAO/STO氧化物异质界面体系;利用综合物性测量系统和极低温霍尔测量系统等探测其超导、铁磁、超导铁磁共存以及自旋轨道耦合等量子态,特别是开展单、双轴压缩和拉伸应变等实验来探测其超导电子配对态的对称性;制备二维电子气/绝缘层/常规超导约瑟夫森隧道结、LAO/STO纳米桥型和量子点接触约瑟夫森结等,通过测量其隧道电导谱来探测其中可能存在的由MZM诱导的零偏压电导峰;最后,将利用LAO/STO界面制备的约瑟夫森结验证其是否存在由MZM诱导的4pi周期分数约瑟夫森效应,为MZM的探测开辟新的途径。
英文摘要
This project focuses on the research direction (一) (2) of this major research project, and highlights the limited goal of “preparation of high-quality heterojunction materials that can demonstrate the Majorana zero mode (MZM)”. LaAlO3/SrTiO3 (LAO/STO) interface is a kind of novel heterojunction material with the coexistence of magnetic ordering, spin orbit coupling and superconductivity. It is an important platform for exploring MZM. In this project, the laser-assisted molecular beam epitaxy method will be used to prepare LAO/STO oxide heterostructure interfaces. The resistance, magnetoresistance, Hall effect of oxide heterojunction interfaces will be measured by the Physical Property Measurement System and the Extremely Low Temperature Hall Measurement System, to explore the quantum states such as superconductivity, ferromagnetism, the coexistence of superconductivity and ferromagnetism, and the spin-orbit coupling. Especially, the uniaxial and biaxial compression and tensile strain experiments will be carried to detect the symmetry of superconducting electron pairing states. Two dimensional electron gas/insulator/conventional superconducting (e.g., Al) Josephson tunnel junctions, LAO/STO nano-bridge and quantum point contact Josephson junctions will be fabricated. The possible Zero-Bias Conductance Peak induced by MZM will be detected by measuring the tunneling conductance spectra of the Josephson junctions. Finally, the existence of 4pi period fractional Josephson effect induced by MZM will be verified by using the above Josephson junctions fabricated at the LAO/STO interface, which will open up a new way for the detection of MZM.
期刊论文列表
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DOI:10.1088/1367-2630/acbae4
发表时间:2023
期刊:New Journal of Physics
影响因子:--
作者:Zitao Zhang;Weimin Jiang;Tingna Shao;Yujie Qiao;Xingyu Chen;Qiang Zhao;Meihui Chen;Ruifen Dou;Chang-Min Xiong;Jiacai Nie
通讯作者:Jiacai Nie
DOI:10.1063/5.0080911
发表时间:2022-05
期刊:AIP Advances
影响因子:1.6
作者:Lingyan Wu;Aini Yang;Chi Ma;Jun He;Lejun Yu;Bo Sun;T. Ma;R. Dou;J. Nie;C. Xiong
通讯作者:Lingyan Wu;Aini Yang;Chi Ma;Jun He;Lejun Yu;Bo Sun;T. Ma;R. Dou;J. Nie;C. Xiong
DOI:10.1093/nsr/nwad112
发表时间:2023-11
期刊:National science review
影响因子:20.6
作者:
通讯作者:
DOI:10.1016/j.ssc.2023.115154
发表时间:2023-04
期刊:Solid State Communications
影响因子:2.1
作者:W. Jiang;Qiang Zhao;Zhe Zhang;T. Shao;Zitao Zhang;Mingrui Liu;C. Yao;Y. Qiao;Meihui Chen;Xingyu Chen;R. Dou;C. Xiong;J. Nie
通讯作者:W. Jiang;Qiang Zhao;Zhe Zhang;T. Shao;Zitao Zhang;Mingrui Liu;C. Yao;Y. Qiao;Meihui Chen;Xingyu Chen;R. Dou;C. Xiong;J. Nie
DOI:10.1088/0256-307X/40/3/037301
发表时间:2023
期刊:Chinese Physics Letters
影响因子:--
作者:Z. T. Zhang;Y. J. Qiao;T. N. Shao;Q. Zhao;X. Y. Chen;M. H. Chen;F. H. Zhu;R. F. DOu;H. W. Liu;C. M. Xiong;J. C. Nie
通讯作者:J. C. Nie
外尔半金属薄膜中新奇拓扑量子态的探测与调控研究
  • 批准号:
    11674031
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    72.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    聂家财
  • 依托单位:
过渡金属氧化物界面二维电子态的量子输运与调控研究
  • 批准号:
    11474022
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    100.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    聂家财
  • 依托单位:
Nb:TiO2室温铁磁性机理及其自旋极化输运与调控的研究
  • 批准号:
    51172029
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    聂家财
  • 依托单位:
高温超导纳米结构体系的新奇量子态构筑与探测
  • 批准号:
    91121012
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    聂家财
  • 依托单位:
高温超导纳米结构体系的界面自组装生长及其原位超高真空变温四探针SPM研究
  • 批准号:
    10974019
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2009
  • 负责人:
    聂家财
  • 依托单位:
“无限层”铜氧化物薄膜与人工层状高温超导薄膜的制备及其原位超高真空变温四探针SPM研究
  • 批准号:
    50772015
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2007
  • 负责人:
    聂家财
  • 依托单位:
高温超导体/超大磁电阻材料异质复合膜及其自旋极化问题的研究
  • 批准号:
    10574013
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    聂家财
  • 依托单位:
国内基金
海外基金