RMIT在二月份发表的一项新的国际合作首次揭示了一种独特的无序驱动的玻色子超导体 - 绝缘体转变。

这一发现勾勒出了巨大的异常霍尔效应的全球图景，并揭示了它与AV中的非常规电荷密度波的相关性。3某人5可果美金属系列，在未来超低能耗电子产品中具有潜在应用前景。

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超导体可以在不耗能的情况下传输电力，对未来低能耗电子技术的发展具有很大的前景，并且已经在悬停列车和高强度磁铁(如医疗MRI)等各个领域得到应用。

然而，超导性在许多材料中的确切形成和作用仍然是一个未解决的问题，并限制了其应用。

近日，一款新款戈薇超导体家族AV3某人5因其新颖的特性而引起了浓厚的兴趣。“可果薇”材料具有一种不寻常的格子，以篮子编织图案命名，带有角共享三角形。

视听3某人5材料(其中A是指铯，铷或钾)为拓扑学和强相关性等物理研究提供了理想的平台，但尽管最近进行了许多研究，但材料的巨大异常霍尔效应和超导性的起源仍然存在争议。

由墨尔本皇家墨尔本理工大学(澳大利亚)和合作伙伴组织高磁场实验室(中国)的研究人员领导的FLEET合作首次证实了范德华可果美金属CsV中超导和AHE的电控制3某人5.

通过可逆质子插层操纵巨大的异常霍尔效应

具有拓扑电子能带和钒晶格的几何挫折，层状戈薇金属AV3某人5由于凝聚态物理学支持许多量子现象，因此引起了人们对凝聚态物理学的极大兴趣，包括：

非常规的，新颖的向列顺序

手性电荷密度顺序

巨型异常霍尔效应 (AHE)，以及

AV中双间隙超导与电荷密度波(CDW)之间的相互作用3某人5.

此外，AV中巨型AHE的起源3某人5尽管最近提出了几种机制，包括狄拉克准粒子与受挫磁性亚晶格的外禀偏散射、新型手性电荷阶的轨道电流和CDW相中的手性通量相，但其与手性CDW的相关性仍然难以捉摸。

“到目前为止，我们已经在vdW自旋电子器件中使用质子门技术获得了许多有趣的结果。由于这种技术可以有效地调节载流子密度高达1021厘米-3，我们想将其应用于AV3某人5，具有相似的载流子密度水平，“新研究的第一作者，FLEET研究员郭林郑博士(RMIT)说。

“调整载流子密度和相应的费米表面的能力将在理解和操纵这些新的量子态方面发挥至关重要的作用，并有可能实现一些奇特的量子相变。

该团队选择在CsV上测试这一理论。3某人5它可能具有最大的备用原子空间用于质子插层。这些设备很容易根据团队在该领域的丰富经验进行设计和制造。

他们随后使用CsV的结果3某人5很大程度上取决于材料厚度。

“有效调节"较厚"的纳米片(超过100纳米)非常困难，”共同第一作者，FLEET研究员Cheng Tan博士(RMIT)说。

“但是当厚度下降到40纳米左右时，质子的注入变得非常容易，”Cheng说。“我们甚至发现注射是高度可逆的。事实上，我们很少遇到这种质子友好的材料。

有趣的是，随着质子插层的演变，载流子类型(或霍尔效应的“符号”)可以被调制为空穴或电子类型，并且所达到的AHE的振幅也得到了有效的调整。

进一步的实验和理论研究表明，巨型AHE的这种戏剧性调制起源于重建带结构中的费米能级偏移。

“门控AHE的结果还表明，AHE最可能的起源是偏散射，这进一步提高了我们对戈薇金属的理解，”郭林解释道。“但我们还没有观察到40纳米薄片中的超导体 - 绝缘体转变。

“我们必须进一步尝试更薄的CsV3某人5纳米片来探索这一点。

质子插层诱导超导体到“失效绝缘体”的转变

AV中电子相关和频段拓扑的独特共存3某人5允许研究这些相关状态的有趣跃迁，例如超导体 - 绝缘体跃迁，通常由无序，磁场和电门控调整的量子相变。

通过减少原子层的数量，该团队采取了进一步的步骤来探索CsV中潜在的量子相变。3某人5.

“起初我直接尝试了一些<10纳米超薄纳米片，”Cheng说。“我确实观察到超导相的临界温度随着质子插层的增加而降低，但我无法明确确认超导性消失了，因为它可能仍然存在于毫开尔文温度，我们无法达到。此外，当我试图进一步增加质子插层时，这些装置非常脆弱。

因此，程改变了策略，处理了10~20nm厚的纳米片，并尝试了不同的电极材料以寻求更好的电接触。

这一战略取得了成功。令人惊讶的是，该团队观察到CDW相的临界温度降低，并且在增加质子注入的情况下，温度依赖性电阻曲线表现出明显的超导体到绝缘体的转变。

“质子插层引入了这种紊乱并抑制了CDW和超导相干性，”撰稿作者A / Prof Wang(也在RMIT)说。“这导致了与局部库珀对相关的超导体 - 绝缘体过渡，并且具有饱和薄板电阻，在温度接近零时达到106 Ω，被称为"失败的绝缘体"。

“我们的工作揭示了一种独特的无序驱动的玻色子超导体 - 绝缘体转变，概述了巨型AHE的全球图景，并揭示了它与AV中非常规CDW的相关性。3某人5一家人。

“这种重要的电控超导体 - 绝缘体转变和戈薇金属中的异常霍尔效应应该激发对相关有趣物理学的更多研究，并有望实现节能纳米电子设备。

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