受限镓层中的轨道杂化诱导Ising型超导
介观与纳米尺度物理
2026-04-28 v1 超导电性
摘要
在低维超导体中，量子限域与界面杂化效应之间的相互作用可以重塑Cooper对波函数并诱导新型非常规超导。在本工作中，我们采用无等离子体、碳缓冲层辅助的受限外延方法，合成了夹在石墨烯层与6H-SiC(0001)衬底之间的三层镓(Ga)，形成了空气稳定的石墨烯/三层Ga/SiC异质结构。在该受限轻元素镓层中，我们展示了由镓层与SiC衬底之间原子轨道杂化驱动的界面Ising型超导。电输运测量表明，面内上临界磁场u0Hc2,||在T=400 mK时达到约21.98T，约为Pauli顺磁极限(~6.51T)的3.38倍。角度分辨光电子能谱(ARPES)测量结合理论计算证实了受限镓层与SiC强杂化后在K和K'谷处存在具有Ising型自旋织构的分裂费米面。此外，通过将杂质散射诱导的有限弛豫时间纳入Ising型超导模型，我们重现了完整的温度依赖u0Hc2,||相图。本工作建立了通过结合量子限域与界面杂化效应在超导薄膜中实现非常规配对波函数的新策略。它也为通过界面工程设计可扩展的超导量子电子和自旋电子器件开辟了新途径。
引用
@article{arxiv.2509.05598,
title = {Orbital Hybridization-Induced Ising-Type Superconductivity in a Confined Gallium Layer},
author = {Hemian Yi and Yunzhe Liu and Chengye Dong and Yiheng Yang and Zi-Jie Yan and Zihao Wang and Lingjie Zhou and Dingsong Wu and Houke Chen and Stephen Paolini and Bing Xia and Bomin Zhang and Xiaoda Liu and Hongtao Rong and Annie G. Wang and Saswata Mandal and Kaijie Yang and Benjamin N. Katz and Lunhui Hu and Jieyi Liu and Tien-Lin Lee and Vincent H. Crespi and Yuanxi Wang and Yulin Chen and Joshua A. Robinson and Chao-Xing Liu and Cui-Zu Chang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.05598},
year = {2026}
}
备注
40 pages, 4 figures and 10 extended data figures, comments are welcome