策略盈笼目金属CsV3Sb5表面演生量子态研究获进展

　　经济观察网讯据中国科学院消息，精准调控关联量子材料的演生量子物态是凝聚态物理的前沿，对于实现原子级新型量子器件具有重要意义。近年来，包括AV3Sb5在内的笼目晶格单晶材料展现出狄拉克点、范霍夫奇点和平带等奇特能带结构特征，为探索演生量子态及其相互作用提供了新的材料平台。既往研究发现，AV3Sb5(A=K,Rb,Cs)中的非常规电荷密度波(CDW)表现出时间反演对称性破缺与手性特征，与超导态存在反常竞争关系，可诱导电子液晶态等多种新奇量子态。然而，在原子尺度上调控笼目晶格材料的新奇物性极具挑战性，国际上未有报道。

　　近期，中国科学院院士、物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心研究员高鸿钧带领的研究团队，探究了笼目金属CsV3Sb5表面的演生量子态。该研究利用极低温-强磁场扫描隧道显微镜/谱与原子操纵技术，人工构筑了与表面2×2CDW具有相同周期的碱金属铯(Cs)有序结构，调控了演生准二维超导态和配对密度波。

　　该研究取得如下成果。一是准二维超导态与配对密度波。研究在Cs表面2×2有序结构上观测到演生准二维超导能隙与CDW能隙束缚态，准二维超导态的临界温度约为5.4K，在低于临界磁场条件下产生磁通涡旋阵列与涡旋束缚态；在对应准二维超导相干峰能量范围内，研究观测到调制周期为4a0×4a0的准二维超导配对密度波。二是量子尺寸效应。研究在表面原位构筑特定构型的2×2人工Cs纳米岛，发现准二维超导能隙及CDW能隙束缚态随纳米岛尺寸增长的演化规律，临界尺寸对应的准二维超导态的相干长度约为6nm。三是CDW相位调控的关键作用。研究原位构筑4种不同相位的人工纳米岛，结合第一性原理计算，发现三维2×2×2CDW的“反相位”界面是演生准二维超导态的关键因素。

　　上述研究提出通过可控构筑人工碱金属有序结构实现笼目金属中新奇演生超导态原子级精准调控的新思路，对量子材料的原子尺度构筑、新奇多体物态的演生和操控以及构建基于新奇量子态的原子级量子器件研究具有重要意义。

　　相关研究成果在线发表在《自然-纳米技术》(Nature Nanotechnology)上策略盈。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院相关项目的支持。

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