我國科學家首次證實量子相變中量子金屬態(tài)存在
從電子科技大學獲悉,該校牽頭與北京大學、北京師范大學、清華大學、美國布朗大學等相關(guān)專家組成的研究團隊,在國際上首次完全證實高溫超導納米多孔薄膜中量子金屬態(tài)的存在,為研究量子金屬態(tài)提供了新思路。該成果相關(guān)論文《超導—絕緣相變中的玻色金屬態(tài)》已在國際著名期刊《科學》上以“first release(首次發(fā)布)”形式刊發(fā)。
量子材料以及量子相變是本世紀凝聚態(tài)物理與材料領(lǐng)域的研究熱點。自高溫超導發(fā)現(xiàn)以來,二維量子金屬態(tài)的存在及其形成機制,是30余年來國際學術(shù)界一直懸而未決的重要物理問題。根據(jù)安德森標度理論,由于量子干涉效應以及相位相干長度在零溫下發(fā)散的特性,載流子在趨于絕對零度時會表現(xiàn)出局域化效應,因此理論上不存在二維量子金屬態(tài)。而盡管實驗上在各種二維超導體系發(fā)現(xiàn)了量子金屬態(tài)的可能跡象,但受低臨界溫度的制約以及外界高頻噪聲的影響,二維量子金屬態(tài)是否存在仍存在著巨大爭議。 作為該校電子薄膜與集成器件國家重點實驗室的原創(chuàng)成果,在電子科技大學為第一單位、楊超為第一作者的研究論文中提出,通過調(diào)節(jié)反應離子刻蝕的時間,在高溫超導釔鋇銅氧(YBCO)多孔薄膜中實現(xiàn)了超導—量子金屬—絕緣體相變;通過極低溫輸運測試發(fā)現(xiàn),超導、金屬與絕緣這三個量子態(tài)都有與庫珀電子對相關(guān)的h/2e周期的超導量子磁導振蕩,證明量子金屬態(tài)是玻色金屬態(tài),揭示出庫珀對玻色子對于量子金屬態(tài)的形成起到了主導作用。未來,這一對于量子金屬起源的探索成果,將會改變國際學界對量子材料的認識,推動量子器件領(lǐng)域的發(fā)展。 |