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核壳结构纳米线,一篇《Science》

  

  随着量子时代的来临,开发能够应用于量子信息处理过程的材料变得愈加重要,备受科学家们的关注。尤其是,半导体-超导体异质结材料因其低固有退相干性,被认为是未来拓扑量子计算的基础。

  目前,InSb是III-V组半导体中电子迁移率最高的,具有高的自旋-轨道耦合效应、较大的导带朗德g-因子(Landé g-factor),这使得InSb成为研究诱导拓扑超导性的最佳材料。

  有鉴于此,美国匹兹堡大学S. M. Frolov和加州大学M. Pendharkar等人构建了均匀包覆Sn的lnSb纳米线核壳结构,以形成超导金属与低维半导体之间的高质量界面。研究成果以“Parity-preserving and magnetic field–resilient superconductivity in InSb nanowires with Sn shells”为题,发表在《Science》上。

  文章亮点:

  1)研究发现,在Sn和InSb之间的界面上没有观察到原子相互扩散的现象,并通过原位遮蔽构建了隧道结

  2)尽管Sn和InSb之间缺乏晶格匹配,但是引入15 nm厚的Sn层能够实现硬性超导能带,带隙最高可达700 μeV,并且该超导性在高达4T的磁场中仍然存在。

  3)此外,具有岛状结构 Sn-InSb界面表现出二电子充电模式,有望实现量子传输。

  4)最重要的是,在InSb和Sn之间的界面构建过程中无需通过外延生长建立硬连接,因此适用于其他种类的超导-半导体体系,对未来制备高质量界面的量子比特材料具有重要的指导意义。

  参考文献:

  M. Pendharkar et al. Parity-preserving and magnetic field–resilient superconductivity in InSb nanowires with Sn shells, Science 2021,

  DOI: 10.1126/science.aba5211

  https://science.sciencemag.org/content/early/2021/04/14/science.aba5211

  来源:高分子科学前沿

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发布时间:2021-04-22 03:26:45 来源:头条网

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