Nat. Nanotech：MoS2中诱导超导电性的隧道谱的研究

【引言】

最近，通过静电电荷积聚诱导超导电性的能力是物理学和纳米电子学领域的最新突破。除了LaAlO₃/SrTiO₃界面之外，栅诱导超导体的实验主要局限于电阻测量，这些测量提供了关于超导状态的非常有限的信息，观察到向零电阻状态的转变表明超导电性的发生，但实际上没有提供关于超导电状态的微观性质的信息。

【成果简介】

近日，来自日内瓦大学的Alberto F. Morpurgo（通讯作者）的团队在Nat. Nanotech发表了题为Tunnelling spectroscopy of gate-induced superconductivity in MoS₂的文章，通过隧道谱来确定不同电子密度的能级依赖态密度，从而探索MoS₂中的栅诱导超导。在超导状态下，DOS在能量小于间隙Δ的情况下受到强烈抑制，垂直磁场B在E <Δ处产生填充间隙的状态，但超导起源的20％的DOS抑制远远高于传输临界场。研究结果表明一种在栅诱导超导体上执行隧道谱学的策略，并展示了传统运输测量中无法获得的大量的信息。

【图文导读】

图1:纳米制造的MoS₂器件用于隧道光谱测量

a: 在MoS₂的表面处发生栅极诱导的超导性的电阻转变；

b: 器件厚度的带状图；

c: 光学显微镜图；

d: 用于执行隧穿光谱学的器件的示意图；

e: 垂直I-V曲线。

图2:取决于偏置的隧道电导的温度演变

a: n = 1.5×10¹⁴cm^-2时的面内电阻的温度依赖性；

b: 归一化的依赖于偏置的隧穿电导；在所有器件中，开始观察到对应于电阻跃迁开始的隧道电导的可测量抑制。在冷却时，抑制增加，并且通常达到高偏置值的70-90％，取决于器件和在测量中达到的温度，抑制的程度与电阻转换的质量无关。

图3:二硫化钼超导态的性质

a: 归一化隧道电导与eV /Δ的函数关系；

b: 归一化隧道电导与T/Tc的函数关系；

c: 随着n的增加，Tc和Δ的演变。

图4:隧道DO S的磁场依赖性

a: 归一化微分电导在增加垂直方向上的演化磁场；

b: 在T = 1.5K时测量的相同器件的方块电阻是B的函数；

c: 随着B增加而增加的归一化微分电导的演变；

e: 针对五个不同器件绘制的相对于正常状态值的零偏置隧穿电导中的抑制；

f: 归一化的隧道电导作为在T = 1.5K时测量的偏置的函数。

【小结】

该团队的隧道谱学测量结果提供了有关闸门诱导超导态性质的相关信息，发现当作为eV /Δ的函数绘制低偏差隧道电导测量值时，与n的值无关，并且在V = 0V 所有数据与T/Tc绘图时的曲线相同，表明超导状态与探测到的密度范围相同。另外，隧穿电导对电压和温度的依赖性表明低能量DOS与E成线性比例。

文献链接：Tunnelling spectroscopy of gate-induced superconductivity in MoS₂（Nat. Nanotech,2018, DOI: 10.1038/s41565-018-0122-2）

本文由材料人电子电工学术组杨超整理编辑。

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