【哈工大(深圳)宣】(前沿学部 文/图)近日,哈工大深圳校区前沿学部理学院李哲课题组首次发现了狄拉克半金属NiTe₂具有本征超导性,并证实其费米能级处存在非平庸拓扑表面态。研究成果以《狄拉克半金属NiTe2中拓扑表面态与超导性共存》(Coexistence of Topological Surface States and Superconductivity in Dirac Semimetal NiTe2)为题发表在物理学领域权威期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。
拓扑表面态与超导性的结合可诱导出多种新奇量子效应,例如拓扑超导、有限动量库珀配对以及铰链超流等。然而,能够在费米能级附近同时具备拓扑态与超导性的材料极为稀缺,尤其是化学计量比稳定的化合物更为罕见。
研究团队利用扫描隧道显微镜(STM)及其准粒子干涉实验技术(图a),并结合第一性原理计算,系统性地揭示了NiTe₂在费米能级处的所有表面态均具有拓扑非平庸特性;进一步,在极低温电输运实验测量中观测到零电阻现象(图b),表明NiTe₂在260mk以下由半金属转变为超导体。这一发现突破了以往关于NiTe₂不具备超导性的理论预期和实验认知,并为探索拓扑态与超导态之间的相互作用提供了新平台。
哈工大深圳校区为论文第一完成单位。深圳校区贺琛、天津大学赵建州、深圳校区杜梅为论文共同第一作者,深圳校区李哲、上海大学葛军饴为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金以及深圳市科创委等项目的支持。(编辑 向碧霞 谢梁晖 审核 张惠屏)
论文链接:https://doi.org/10.1103/vpl7-n6bp

(a)费米能级处的STM准粒子干涉图像。(b)电阻率随温度变化曲线。