近年來,二維層狀單晶超導(dǎo)材料在國際上成為備受關(guān)注的研究重點。相較于傳統(tǒng)非晶態(tài)、多晶態(tài)超導(dǎo)薄膜,二維層狀單晶超導(dǎo)材料由于其極高的單晶質(zhì)量,因而能將超導(dǎo)態(tài)保持到納米級的原胞層厚度,這使得探測樣品的本征二維超導(dǎo)的新奇屬性成為可能。盡管二維層狀單晶超導(dǎo)材料擁有豐富的量子現(xiàn)象,其在新功能納米器件方面亦擁有巨大潛在應(yīng)用價值,但現(xiàn)階段科研人員對二維層狀單晶超導(dǎo)材料的研究大都集中在在物理屬性方面,基于二維層狀單晶超導(dǎo)體的新功能器件的研究尚且處于空白狀態(tài)。
為了構(gòu)建基于二維層狀單晶超導(dǎo)體的新功能器件,在國家重點研發(fā)計劃“量子調(diào)控與量子信息”重點專項等科技計劃的支持下,復(fù)旦大學(xué)的研究團隊制備了高質(zhì)量的單晶二硒化鈮塊材,并用膠帶機械剝離法成功解離出厚度在1-5nm的高質(zhì)量二維單晶超導(dǎo)二硒化鈮。有趣的是,通過輸運測量發(fā)現(xiàn),在超導(dǎo)溫度以下,樣品的二倍頻磁阻等溫曲線呈現(xiàn)多峰的反對稱特點。通過進一步對不同電流下的二倍頻磁阻信號分析研究發(fā)現(xiàn),這是由于對稱性破缺造成的可逆電磁手性效應(yīng),該效應(yīng)對應(yīng)的雙伽瑪值(反映電磁手性效應(yīng)的強度參數(shù))遠大于傳統(tǒng)非超導(dǎo)體系。
基于這種可逆電磁手性效應(yīng),修發(fā)賢課題組設(shè)計制備了納米尺度超導(dǎo)二硒化鈮天線器件。在超導(dǎo)態(tài)下,由于二硒化鈮中的渦旋在外電磁場驅(qū)動下獲得了凈速度,器件可以實現(xiàn)對外界施加的電磁波的信號的非互易可逆探測:當(dāng)對天線器件輻射電磁波時,器件可以穩(wěn)定的產(chǎn)生直流電壓、電流信號,并持續(xù)穩(wěn)定地對外界輸出能量(做功)。同時,該器件可以實現(xiàn)對小到1微瓦的電磁波信號的探測,器件的探測頻譜寬度可達5MHz-900Mhz。
該項工作填補了世界上基于二維單晶超導(dǎo)體器件研究的空白,對于新型二維單晶超導(dǎo)體的實際器件應(yīng)用具有重要意義。該項研究工作表明,二維層狀單晶超導(dǎo)體對射頻甚至更高頻段的電磁波的能量采集、探測和識別等過程是一個非常好的器件實現(xiàn)平臺。特別是,這種納米尺度的超導(dǎo)天線器件,可以工作在極低溫條件下,在未來超導(dǎo)量子計算電路中具有潛在的應(yīng)用前景。
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基于這種可逆電磁手性效應(yīng),修發(fā)賢課題組設(shè)計制備了納米尺度超導(dǎo)二硒化鈮天線器件。在超導(dǎo)態(tài)下,由于二硒化鈮中的渦旋在外電磁場驅(qū)動下獲得了凈速度,器件可以實現(xiàn)對外界施加的電磁波的信號的非互易可逆探測:當(dāng)對天線器件輻射電磁波時,器件可以穩(wěn)定的產(chǎn)生直流電壓、電流信號,并持續(xù)穩(wěn)定地對外界輸出能量(做功)。同時,該器件可以實現(xiàn)對小到1微瓦的電磁波信號的探測,器件的探測頻譜寬度可達5MHz-900Mhz。
該項工作填補了世界上基于二維單晶超導(dǎo)體器件研究的空白,對于新型二維單晶超導(dǎo)體的實際器件應(yīng)用具有重要意義。該項研究工作表明,二維層狀單晶超導(dǎo)體對射頻甚至更高頻段的電磁波的能量采集、探測和識別等過程是一個非常好的器件實現(xiàn)平臺。特別是,這種納米尺度的超導(dǎo)天線器件,可以工作在極低溫條件下,在未來超導(dǎo)量子計算電路中具有潛在的應(yīng)用前景。
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