摘要自1911年发现超导性以来,追求高过渡 - 温度(T C)超导体一直是凝结物理学的核心重点。在丘比特和基于铁的超导体中的突破性超过了40 K麦克米兰极限,并将其确定为高温超导体。在2019年,在平面 - 平面无限层镍酸盐薄膜中报道了超导性,尽管t c <40 k。2023年,在高压加工的高压力摄入量下,biLayer ruddlesden-popper(RP)镍的液体氮气 - 温度超导率。在这里,使用巨大的氧化原子层逐层外观(goall-epitaxy)[1],我们报告(LA,PR)3 Ni 2 O 7膜中的环境压力超导性[2],具有40 k的发作t c。超导体 - 绝缘体过渡阶段图[3]。角度分辨光发射光谱(ARPES)测量[4,5]揭示了孔掺杂孔的多轨fermi表面。沿着布里渊区的对角线发现具有颗粒 - 孔对称特性的温度依赖性能隙[6]。这些环境压力镍超导体为揭示高温超导性机制提供了一个新的平台。参考文献[1]国家科学评论,NWAE429(2024)。[2]自然,doi:10.1038/s41586-025-08755-Z(2025)。[3] Arxiv:2502.18068。[4] ARXIV:2501.09255。[5] ARXIV:2501.06875。[6] ARXIV:2502.17831。查询:3943 6303
拓扑绝缘体是凝聚态物理学中很有前途的材料,因为它们具有特殊的自旋结构,可以产生非常高的自旋到电荷电流相互转换,这对于新兴的低能耗自旋电子学器件具有重要意义。本研究的目的是探索一类有前途的拓扑材料,这些材料具有高可调性等独特特性——半赫斯勒。我们专注于 PdYBi 和 PtYBi 薄膜的外延生长,这些薄膜是在一系列互连的 UHV 装置上生长和表征的,这使我们能够获得一整套原位表面表征,例如电子衍射、扫描隧道显微镜和角度分辨光电子能谱。使用标准 x 射线衍射和扫描透射电子显微镜进行非原位结构表征,用于控制薄膜中的晶体质量和化学有序性。进行了角分辨光电子能谱分析,结果显示布里渊区点附近存在线性状态。此外,我们使用设计了几何形状的片上器件进行热自旋传输测量,以控制热传播,以测试我们化合物的潜在相互转换效率,发现 PdYBi 和 PtYBi 在不同厚度下的自旋塞贝克系数值都大于铂。这一观察结果为使用半赫斯勒开发高效自旋相互转换材料开辟了道路。
因此(m',n',p',q')=(m - u,n -v,p,q)。可以进行相同的演示,以通过Adsrocate层相互晶格向量K'UV进行翻译,在这种情况下,指数为(m',n',p',q')=(m,n,n,n,n,p - u,q-u,q-v),对Moir'e波维克eavector Waveector Weake in e q e q eq que q eq que q e q eq。(7)。图S1显示了由α -bi/mos 2制成的任意系统的相互晶格,由θ= 10°扭曲,互惠截止k 0 = k'0 = 1。0˚A - 1。2D系统的性质在这里并不重要。由于其低对称性(在六角形晶格上的矩形不相称),我们将其用作例证。MOS 2和α -BI(以及相互晶格)的Brillouin区域以黑色和红色表示,M MNPQ的集合以浅蓝色显示。在本节中严格证明的那样,在所有布里渊区中重复了M MNPQ的集合,但随着K的增加,每个Brillouin区的数量减小,第一个Brillouin区域是人口最多的。在较大K处的M MNPQ密度降低是有限倒数截止的结果。
周期性的 CDW 畸变通常会导致 CDW 能隙的打开。为了展示 CDW 能隙的形成,我们将 CDW 相的非磁性能带结构展开到原始布里渊区,并与正常相的能带结构进行了直接比较,如下图 S5(a) 和稿件中的图 2(c) 所示。可以看出,CDW 畸变使跨越费米能级的能带产生间隙,从而形成约 0.43 eV 的 CDW 能隙。我们进一步在图 S5(b)-(e) 中绘制了不同应变下 CDW 相的展开能带结构。可以清楚地看到,尽管 CDW 能隙的大小会随着施加的应变而变化,但它始终存在。如图 S5(f) 所示,当拉伸应变从 0% 增加到 4% 时,CDW 能隙从 0.43 eV 单调减小到 0.17 eV。在压应变作用下,CDW能隙首先在-1%应变时增大到0.50 eV,随后随着应变的增加而减小。CDW能隙尺寸的变化应该是CDW畸变幅度和CDW晶格常数变化共同引起的。需要注意的是,CDW能隙和Mott能隙是两个不同的物理量,前者直接来源于CDW畸变,而后者则受电子关联影响。因此,当施加的压应变大于某个临界值时,虽然CDW畸变和CDW能隙仍然存在,但是由于电子局域化的减弱,Mottness能隙会崩塌。
当电子在二维材料中汇总时,可以观察到量子力学增强的传输现象,例如量子厅效应。石墨烯,由孤立的单个石墨层组成,是这种二维系统的理想实现。然而,预期其行为与常规半导体界面中量子井的量子井的情况有明显不同。这种差异来自石墨烯的独特电子特性,该特性在电荷中立性中性1,2附近表现出电子 - 孔变性和消失的载流子质量。的确,从理论上预测了一个独特的半量量子霍尔效应,并且存在电子波功能的非零浆果相(几何量子相),这也是石墨烯带结构的Excep topiation拓扑的结果。石墨结构的微机械提取和制造技术的最新进展8-12现在可以通过实验对这种外来的二维电子系统进行实验探测。在这里,我们报告了在高素质单层石墨烯中对磁通轨道的实验研究。通过使用电场效应来调节化学电位,我们观察到了石墨烯中电子和孔载体的异常半整数量子霍尔效应。通过磁振荡证实了贝瑞阶段与这些实验的相关性。除了它们纯粹的科学兴趣外,这些不寻常的量子传输现象还可能导致基于碳的电子和磁电机设备的新应用。1a,左插图)。石墨烯的低能带结构可以近似为位于两个不相等的布里渊区角(图在这些锥体中,二维(2D)的能量分解关系是线性的,可以将电子动力学视为“相对论”,其中石墨烯基属性的Fermi速度V f表示光速。尤其是在锥形的顶点(称为狄拉克点),电子和孔(颗粒和抗颗粒)是退化的。使用类似于2 saul的1维电动力学2,3,在理论上研究了Landau水平的能量,
半导体过渡金属二盐元素(TMDS)MX 2(M = MO,W; X = S,SE)的家族作为未来技术应用的最有希望的平台之一[1-4]。这些材料的确是存在许多自由度的特征(电荷,旋转,山谷,层,晶格,。。。),互相纠缠[5-11],开放了通过外部磁或电场以受控,灵活和可逆的方式调整电子/光学/磁/传输特性的可能性。在单层级别隔离时,这些化合物在布里渊区的高对称点K,k'的山谷中呈现直接带隙,如光致发光探针所示[5,7,12-12-15]。与石墨烯中一样,蜂窝状晶格结构反映在特殊的光学选择规则中,该规则在圆形偏振光下诱导给定山谷中有选择性的频带间光学转变。这种情况提示了“ Valleytronics”的概念,即在单个山谷中选择性地操纵自由度的可能性[13,14]。在单层化合物中广泛探索了TMD中的这种光敏性[2,4,8,16 - 30]。一种常见的工具是观察光学二色性,即左手或右圆极化光子上的不同光学响应。这些化合物相对于石墨烯的一个显着差异是存在强的自旋轨道耦合,该耦合提供了价带的相当大的自旋分解。在这种情况下,循环极化的光不仅与给定山谷有选择地结合,而且还与给定的自旋连接,在传导带中产生自旋偏振电荷,以及价带中的相反旋转电荷[4、8、8、16-23、26、26、26、27、29、29、31-36]。可以通过观察有限的Kerr或Faraday旋转来方便地研究光线和自旋种群之间的纠缠[37-39]。这些效应表明样品中存在固有磁场的存在,在单层TMD中,它们可以自然触发,这是由于圆形极化泵的结果[40],
多功能材料已被确定为开发低功耗技术的关键组成部分。在这方面,过渡金属氧化物已成为理论和实验研究的新焦点,因为它们具有可调的铁电性、磁性、巨磁电阻、多铁性和超导性,这些特性源于结构、电子和磁相关性的微妙相互作用 [1, 2]。如果异质结构中的至少一种组成化合物是过渡金属氧化物钙钛矿,也可以赋予其新功能。[3–6] 在宽带隙绝缘体 LaAlO 3 和 SrTiO 3 (STO) 的界面附近证实了二维金属态 (2DES),它还具有超导性 [7–9] 和大范围可调的 Rashba 自旋轨道耦合 [10],为自旋电子学创造了良好的机会 [11, 12]。此外,对几种ATiO 3 钙钛矿(A=Sr、Ba、Ca)和KTaO 3 的裸露或封盖表面的ARPES测量发现了受限的2DES[13–15];对于STO,提出了磁性迹象,并做出了拓扑状态的理论预测[16–18]。对于先验非极性材料,例如STO和CaTiO 3 (CTO),实验证据表明位于表面附近的氧空位提供了形成金属态的导带载流子[19–22]。块体CTO是绝缘体,带隙为3.5 eV[23]。低于1300 K,氧八面体的大角度旋转和倾斜迫使CTO变为正交结构[24],具有旋转角(φ=9°)和倾斜角(θ=12°)[25]。缺氧的 UHV 清洁 (001) 表面的 ARPES [21, 22] 光谱揭示了低于费米能级 EF 约 1.3 eV 的带内态和三个占据能带,构成 2DES。第一和第三个能带在布里渊区 (BZ) 中心 Γ 附近具有主导的 d xy 特征。第二个能带为
为了考虑 3d 电子的强相关性并避免局部密度近似中预测的 d 态过度离域,对 Mn 和 Co 分别采用了类 Hubbard 校正 U = 6 eV 和 U = 4 eV(LDA+U 方法)。5 Kampert 等人在计算 {Mn 4 } 时也使用了相同的 U = 6 eV 值。6 对碳、氮和氢使用标准双 zeta 极化 (DZP) 基组,对 Mn、Co 和 O 使用优化的双 zeta (DZ)。计算是自旋极化的,并假设共线自旋。为了确定轨道矩和 SOC 的作用,进行了没有 Hubbard 校正的 LDA+SOC 计算(参考文献 [7] 的场外形式),因为目前的 SIESTA 代码不允许同时包含 SOC 和 Hubbard 校正。我们验证了自旋轨道相互作用的影响在{Mn 4 }中可以忽略不计(对于半填充的3d壳层而言如此),但在{Co 4 }中则不然。在LDA+U计算中,当真实空间网格截止值为400 Ry、费米-狄拉克弥散为100 K时,电子结构和磁性达到了收敛,而在SOC中,截止值为650 Ry,电子温度为1 K。在标准周期边界条件模拟中放宽原子位置,对15个{M 4 }-CNT单元(移位网格)的布里渊区进行1×1×12 k点采样,采用共轭梯度算法。模拟单元沿周期方向延伸36.9354 Å(30个碳原子),而在垂直于管轴的两个方向上,系统的周期复制品之间的真空度超过30 Å。对于 CNT+ {M 4 } 系统,原子上的最大力小于 0.04 eV/Å。开放系统模拟是在非平衡格林函数形式内进行的,使用 TranSIESTA 解决方案方法,8-9 在一个 70 个碳长的单元上进行,该单元由松弛的 {M 4 -CNT} 单元组成,两侧填充有 (5,5)-CNT 片段(总共 20 个碳长)。