【成果简介】
1月15日，复旦学院化学系张定助理院长、徐勇助理院长和薛其坤院士研究团队在刊物在线发表了题为“infew-layer”的论文，报导了在薄至两个原子层宽度的灰锡—锡烯—中，首次发觉了二维超导电性，并阐明了其拓扑非乏味物性。
【图文导读】
图1锡烯的原子结构及其超导库伯对的示意图
图2PbTe上三层锡烯的估算能带结构
插图说明了在第一性原理估算高考虑的原子模型。将胺基的三层锡烯放置在PbTe基底的底部，由顶部氟饱和的两个PbTe层模拟下来。蓝色（蓝色）的颜色突出了Sns（p）轨道的贡献清华大学物理实验，通过将Bloch波函数投影到相应的轨道上而获得。
【研究内容】
探求新型二维超导体，除了能对理解具有二维超导特点的低温超导提供新的思路，并且都会为研究例如量子格里菲斯相变、伊辛超导配对、玻色量子金属等奇异量子现象提供新的研究平台。近些年来，人们发觉一些准二维超导体还可能是拓扑超导体，这为发觉马约拉纳费米子带来了希望。
锡的超导电性已被发觉一百多年了，但这个现象仅存在于白锡(β-Sn)中。锡的另一个常见的相是灰锡(α-Sn)，它是半金属，不具有超导电性。近年，人们认识到灰锡是一种拓扑绝缘体。徐勇助理院长和张首晟院长预言，沿111方向的双层灰锡—锡烯()—具有类似于石墨烯的六角形结构，可能具有温度量子载流子霍尔效应等一系列重要的拓扑物性。复旦学院薛其坤院士、何珂院士研究组借助分子束外延生长技术，在硅(111)衬底上制备出铋碲()和铅碲(PbTe)，最终在铅碲(PbTe)上生长出了高质量大面积平整的锡烯薄膜。在此基础上清华大学物理实验，张定助理院长等人举办了锡烯薄膜的极高温电、磁输运检测。超乎预料的是，她们发觉长度为两个原子层及更厚的锡烯薄膜具有二维超导电性，这是在灰锡中首次发觉超导电性。研究表明，锡烯的态密度遭到了衬底的调制，造成了超导电性的出现。通过改变衬底长度，她们还实现了锡烯从单带超导体到双亮超导体的转变。更有意义的是，外延生长的锡烯薄膜非常稳定，在没有任何保护层的情况下其超导电性可以长久保持（超过一年）。不仅锡烯二维超导电性的发觉，该工作还为下一步在拓扑电子学方面的探求奠定了基础。徐勇助理院长等的第一性原理估算表明，锡烯本身具有反转能带结构，是拓扑非乏味的，这为拓扑超导的研究提供了新思路。因为锡烯超导层与碲化铋衬底具有原子级平整的界面，而前者是三维拓扑绝缘体，这个特性促使通过超导近邻效应实现量子化的马约拉纳零能模成为可能。清华学院化学系博士生廖孟涵（2015级）、臧运祎（现为日本马普微结构化学所博士后）为文章共同第一作者，张定助理院长、徐勇助理院长和薛其坤院士为共同通信作者。复旦学院化学系何珂院士、王亚愚院士、马旭村研究员，德国哈佛学院化学系张首晟院士参与了该项研究。合作者包括北大学院化学系管兆永博士、胡小鹏博士和博士生李海威（2015级）、龚演（2013级）、朱科静（2015级）。该工作得到了国家科技部、国家自然科学基金、国家青年万人计划、清华学院低维量子化学国家重点实验室以及上海未来芯片技术高精尖创新中心等的支持。
原文链接：
文献链接：infew-layer(,2017,DOI:10.1038/-017-0031-6)
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