近日，中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術研究所超導研究再獲重要突破。信息功能材料國家重點實驗室、超導實驗室姜達、胡濤等人通過機械剝離實現(xiàn)石墨烯/超薄超導Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi2212)異質結，在單層晶胞乃至半層晶胞厚的Bi2212材料中發(fā)現(xiàn)了高于液氮溫度的超導轉變。研究論文High-Tc superconductivity in ultrathin Bi2Sr2CaCu2O8+x down to half-unit-cell thickness by protection with graphene 于12月8日在Nature Communications上發(fā)表（5:5708 doi: 10.1038/ncomms6708 (2014)）。
Bi2212為銅基超導體的重要成員，由于在銅基超導材料系列中各向異性最強，是研究準二維超導的最佳體系之一。國際同行曾采用薄膜沉積和單晶刻蝕等方法研究了超薄Bi2212的特性，但由于材料制備等方面的局限，對單層Bi2212是否超導一直存在爭議。2012年石墨烯諾貝爾獎獲得者團隊曾經使用機械剝離方法成功制備單晶胞厚Bi2212薄膜，發(fā)現(xiàn)材料呈絕緣特性。上海微系統(tǒng)所超導團隊通過制備石墨烯/超薄Bi2212異質結，發(fā)現(xiàn)單層和半層晶胞厚的Bi2212均存在超導電性，且轉變溫度高于液氮溫度。研究還發(fā)現(xiàn)，電阻溫度轉變系數(shù)可精確反映厚度信息，且雖然電阻溫度系數(shù)和表面電阻發(fā)生數(shù)量級的變化，超導轉變溫度基本不變。該結果暗示，Bi222材料的正常態(tài)電阻輸運特性可能和超導機理無關，這一發(fā)現(xiàn)對進一步研究銅基超導機理具有重要參考意義。研究結果還表明石墨烯/超薄Bi2212異質結表現(xiàn)出明顯的非線性I-V特性，這為研發(fā)新原理超導器件提供了可能。
石墨烯/超薄Bi2212異質結及其超導轉變特性
