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扭曲双层石墨烯中非常规超导的证据

超导电性 2021-12-22 v2 强关联电子

摘要

魔角扭曲双层石墨烯 (MATBG) 中伴随掺杂从关联绝缘体出现的超导性,引发了其配对机制有别于 Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) 理论描述的常规超导体的有趣可能性。尽管目前有充分证据表明 MATBG 中存在强电子关联,但近期研究声称,与关联绝缘体不同,即使这些相互作用被部分屏蔽,超导性依然存在。这表明 MATBG 中的配对在本质上可能是常规的,是其近平带高态密度的结果,或许如同 BCS 超导体中那样由声子介导。在此,我们将隧穿与 Andreev 反射光谱与扫描隧道显微镜 (STM) 相结合,观察到了 MATBG 中非常规超导的几个关键实验特征。我们表明,转变温度 TcT_c 以下的隧穿谱与常规 s 波超导体不一致,而是类似于具有各向异性配对机制的节点超导体。我们观察到隧穿能隙 ΔT\Delta_T 与从 Andreev 反射光谱提取的能隙 ΔAR\Delta_{AR} 之间存在巨大差异,前者远超平均场 BCS 比值(2ΔT/kBTc252\Delta_T/k_BT_c \sim 25),而后者为 2ΔAR/kBTc62\Delta_{AR}/k_BT_c \sim 6。即使超导性被抑制,隧穿能隙依然存在,表明其源自赝能隙相,且费米能级处的态密度受到抑制。此外,当 MATBG 与下方的六方氮化硼 (hBN) 对齐时,赝能隙态与超导性均消失。这些发现及本文报告的其他观测结果,为 MATBG 中超导的非 BCS 机制提供了大量证据。

关键词

引用

@article{arxiv.2109.13944,
  title  = {Evidence for unconventional superconductivity in twisted bilayer graphene},
  author = {Myungchul Oh and Kevin P. Nuckolls and Dillon Wong and Ryan L. Lee and Xiaomeng Liu and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Ali Yazdani},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2109.13944},
  year   = {2021}
}