【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】7月29日，《物理評(píng)論快報(bào)》(Physical Review Letters)在線發(fā)表了國(guó)家脈沖強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心李靖教授團(tuán)隊(duì)題為“二維滲流超導(dǎo)體中的三階非線性輸運(yùn)”(Third-Order Nonlinear Transport in a Percolative Two-Dimensional Superconductor)的論文。該成果在二維MoTe?超導(dǎo)體中觀測(cè)到顯著的三階非線性輸運(yùn)信號(hào)，并揭示了其與超導(dǎo)漲落的緊密關(guān)聯(lián)。中心博士生劉雯君、物理學(xué)院本科生王成鶴為論文共同第一作者，中心張驍驍教授、李靖教授為論文共同通訊作者，博士生李秀斌、張濤副研究員參與了本項(xiàng)工作，日本國(guó)立材料科學(xué)研究所Kenji Watanabe博士、Takashi Taniguchi博士合作提供了高質(zhì)量hBN晶體。
 

　　非線性輸運(yùn)效應(yīng)是探索材料新奇物理性質(zhì)的重要手段。通常情況下，霍爾信號(hào)的產(chǎn)生依賴于外加磁場(chǎng)，而非線性霍爾效應(yīng)即使在零磁場(chǎng)下也能出現(xiàn)，其物理起源涉及能帶拓?fù)湫再|(zhì)、雜質(zhì)散射、電子-電子相互作用等多種機(jī)制。近期，量子霍爾系統(tǒng)中觀測(cè)到的三階非線性霍爾響應(yīng)被歸因于強(qiáng)烈的電子-電子相互作用，凸顯了多體關(guān)聯(lián)在非線性輸運(yùn)中的核心作用。在二維范德華超導(dǎo)體中，維度降低和量子漲落增強(qiáng)導(dǎo)致了寬泛的超導(dǎo)相變區(qū)域，這為探索強(qiáng)關(guān)聯(lián)體系中的高階非線性現(xiàn)象提供了理想平臺(tái)。
 

　　針對(duì)這一方向，研究團(tuán)隊(duì)采用改良的干法轉(zhuǎn)移技術(shù)制備了高質(zhì)量的雙柵極調(diào)控三層MoTe?微納器件，并開展了系統(tǒng)的電輸運(yùn)測(cè)量。常規(guī)輸運(yùn)表征明確了該體系在低溫下的超導(dǎo)特性，確定了臨界溫度與臨界磁場(chǎng)等關(guān)鍵參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)測(cè)量了不同溫度、磁場(chǎng)和柵壓條件下的高階非線性輸運(yùn)響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)三階縱向非線性信號(hào)與超導(dǎo)態(tài)之間存在高度一致的對(duì)應(yīng)關(guān)系：該信號(hào)隨溫度升高而減弱，在超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度附近趨于消失；隨垂直磁場(chǎng)增大同樣被逐步抑制，并在上臨界場(chǎng)處完全消失。這一系列結(jié)果表明，三階非線性輸運(yùn)信號(hào)能夠靈敏地反映超導(dǎo)態(tài)及其演化過(guò)程。
 

　　為闡明這一非線性信號(hào)的物理起源，團(tuán)隊(duì)基于含時(shí)金茲堡-朗道理論，在超導(dǎo)漲落框架下進(jìn)行了理論計(jì)算。結(jié)果表明，非線性輸運(yùn)源于動(dòng)態(tài)漲落的庫(kù)珀對(duì)與正常電子的耦合作用。在漲落主導(dǎo)的溫度窗口內(nèi)，理論預(yù)測(cè)與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)實(shí)現(xiàn)了半定量的一致性，且這一機(jī)制并不依賴于特定材料的能帶結(jié)構(gòu)特征，而是反映了二維滲流超導(dǎo)體的一般特性。該研究不僅建立了一種探測(cè)超導(dǎo)相干性和漲落過(guò)程的新方法，也為理解低維超導(dǎo)體中的電子關(guān)聯(lián)效應(yīng)提供了新的視角。同時(shí)，三階非線性輸運(yùn)有望成為一種普適性的靈敏探針，應(yīng)用于更廣泛的量子材料體系。
 

　　該研究工作得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金及武漢基礎(chǔ)研究知識(shí)創(chuàng)新計(jì)劃等項(xiàng)目的支持。
 

　　引用：強(qiáng)磁場(chǎng)中心李靖教授團(tuán)隊(duì)在二維超導(dǎo)非線性輸運(yùn)研究取得重要進(jìn)展-華中科技大學(xué)【引用時(shí)間：2026年7月31日】