聂越峰教授和他的团队在南京大学利用角分辨光电子能谱（ARPES）揭示了一种名为La₃Ni₂O₇的镍酸盐材料中的超导特性。他们通过反应分子束外延（MBE）技术构建了高精度的薄膜，并对其进行了详细的霍尔系数测量，最终成功构建出清晰的相图。研究表明，当电荷载流子从空穴转变为电子时，超导电性会在特定条件下显现并形成一个典型的超导穹顶。这项工作受到了近期镍酸盐领域突破性进展的启发，特别是高压下块材和应变薄膜中的超导现象。 这种双层结构的镍酸盐之所以备受关注，是因为它与铜酸盐相似，后者保持着高温超导纪录。然而，科学界一直缺乏一张详细的图谱来显示其在不同条件下的电子态变化。相图对于理解超导电性如何产生至关重要。 制备这些薄膜本身就是一个巨大的挑战。为了保证其微妙的电子特性不会消失，必须以原子级别的精度进行生长。研究人员使用MBE技术逐层构建晶体，就像使用乐高积木搭建结构一样。他们还通过应变工程来调整晶格参数。 薄膜制备完成后，研究团队使用锶掺杂和氧调控两种方法来精细调整电荷载流子的数量。通过结合这两种手段，他们成功制备了多个略有不同的材料版本。测量结果显示，霍尔系数揭示了主要载流子的性质，并帮助绘制出完整的相图。 结果表明，超导电性在特定条件范围内出现并增强，形成了一个弯曲区域——超导穹顶。这一特征与电子掺杂的铜基超导体中看到的非常相似。聂越峰认为，这意味着这里的超导电性可能与费米面重构和电子对称性密切相关。 为了进一步理解微观机制，该团队计划使用ARPES来直接观察电子结构在载流子交叉过程中的演化情况。这项研究为镍酸盐研究提供了重要线索，可能有助于设计更高温度下或无需高压即可实现超导的新材料。如果朋友们对此感兴趣，敬请关注“知新了了”！