二维极限下的超导

摘要

二维极限下的超导,即单原胞层厚度或只有单个量子阱通道的薄膜晶体体系的超导现象已成为超导领域的前沿热点.本文简要介绍了近年来实验上利用成像、谱学和输运等手段,发现或证实的二维极限下的超导,以及相应的Berezinskii-Kosterli-tz-Thouless(BKT)拓扑相变,包括 Si(111)衬底上的单原子层 Pb／In薄膜、SrTiO3 (001)衬底上的单原胞层 FeSe薄膜、GaN (0001)衬底上的Ga薄膜等体系.因为各向异性、维度受限的量子尺寸效应以及薄膜与衬底之间的界面效应等,二维极限超导体的超导转变温度、Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)比值、临界磁场等参量与相应体材料的参量可存在显著差异.考虑到高温超导体均为准二维的层状材料以及电子器件的发热问题已成为制约集成电路进一步发展的瓶颈,二维极限下超导的研究不仅有望发现新的物理现象或规律,也对揭示高温超导机理、探索新的高温超导体、发展新一代无耗散电子器件和低耗散集成电路起着重要作用.