物理系季帅华、陈曦研究组在单层NbSe2中发现由多重分形电子态引起的超导增强效应
2019年9月16日
超导和无序是凝聚态物理中两个非常重要的研究领域。二者间的相互影响是凝聚态物理的前沿课题。Anderson定理指出晶体中少量非磁性杂质引入的弱无序并不破坏体系的时间反演对称性，从而对传统超导体的超导转变温度影响很小。另一方面，强无序会破坏超导电性，甚至导致超导-绝缘体转变。无论何种情形，由无序引起的超导增强效应比较罕见，只是在合金或者颗粒状的金属样品中看到一些迹象。但由于存在多种因素的耦合，其超导增强的机制至今仍然存在很大的争议。清华大学物理系季帅华研究组和陈曦研究组合作，在单层NbSe2薄膜中通过可控地引入无序使得超导转变温度得到很大的增强。香港科技大学Kam Tuen Law研究组的理论模型计算表明该超导增强效应来源于由无序导致的多重分形电子态。局域化引起的电子波函数多重分形特性增强了电子间的有效相互耦合，从而增强了超导特性。这项工作首次为多重分形超导态提供了直接的实验证据。
该研究成果以“Disorder-induced multifractal superconductivity in monolayer niobium dichalcogenides”为题发表于2019年9月的Nature Physics上（Nat. Phys. 15, 904 (2019)），并被选为封面文章。物理系博士生赵琨、林海城以及香港科技大学博士后Xiao Xiao为文章共同第一作者。该工作的合作者还包括清华大学物理系薛其坤院士、周树云教授、清华大学高等研究院姚宏研究员、北京大学王健教授、中科院物理所谷林研究员、日本理化研究所Naoto Nagaosa教授和Mohammad Saeed Bahramy教授等。工作得到了科技部、国家自然科学基金的支持。