"超薄超导/石墨烯"的输运特性研究

Ultrathin Superconducting Films (USFs) contain many new physical phenomena due to the quantum size effect and the interaction between the film and the substrate. This project plans to study USFs (such as BSCCO, NbSe2)/graphene heterostructures. We can study not only the physical characteristics of the ultrathin superconductor with different thicknesses, but also the transport properties of the heterostructure, as well as proximity effect, surface and interface effects, field-effect characteristics between USFs and graphene. This project is important for understanding the superconducting properties of USFs, the interface control of the superconductors and graphene, and their physical characteristics.

由于量子尺寸效应以及薄膜与衬底的相互作用，超薄超导体蕴含丰富的物理现象。本项目将BSCCO、NbSe2等超薄超导体和单层或者双层的石墨烯有机的结合起来，一方面可以研究不同厚度的超薄超导体的物理特性，另一方面可以研究超薄超导/石墨烯异质结构的输运特性，以及超薄超导与石墨烯之间的邻近效应、表面和界面效应、场效应特性等。该项研究对于理解超薄超导材料的超导特性、超导体的界面调控以及石墨烯的界面调控和物理特性具有重要意义。

二维的高温超导体拥有很多奇异的物理现象，比如超导绝缘体量子相变等。被广泛研究的铋锶钙铜氧（Bi2212）体系中，当其薄到厚度极限时的本征超导特性仍然很难确定。我的研究工作通过技术革新，可以制备出薄至半个晶胞厚的Bi2212，并和石墨烯组成范德瓦尔斯异质结。我们发现异质结总是能观测到高于液氮温度的超导转变。由于石墨烯是狄拉克费米子，导致了异质结表现出非线性的I-V特性。更有意思的是，通过系统研究不同厚度的Bi2212，我们发现尽管正常态电阻的斜率变化了4-5倍，正常态电阻的大小变化了三个量级，但是它们的超导转变温度变化极小，这个发现表明正常态与超导并没有特别的关联，与传统的观点并不一致。我们的这个技术还可以灵活推广到其他二维超导体的研究中去。