近日，中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所超導(dǎo)研究再獲重要突破。信息功能材料國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室姜達(dá)、胡濤等人通過機(jī)械剝離實(shí)現(xiàn)石墨烯/超薄超導(dǎo)Bi2Sr2CaCu2O8+x(Bi2212)異質(zhì)結(jié)，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(dǎo)轉(zhuǎn)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(dǎo)體的重要成員，由于在銅基超導(dǎo)材料系列中各向異性最強(qiáng)，是研究準(zhǔn)二維超導(dǎo)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(duì)單層Bi2212是否超導(dǎo)一直存在爭議。2012年石墨烯諾貝爾獎(jiǎng)獲得者團(tuán)隊(duì)曾經(jīng)使用機(jī)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(dǎo)團(tuán)隊(duì)通過制備石墨烯/超薄Bi2212異質(zhì)結(jié)，發(fā)現(xiàn)單層和半層晶胞厚的Bi2212均存在超導(dǎo)電性，且轉(zhuǎn)變溫度高于液氮溫度。研究還發(fā)現(xiàn)，電阻溫度轉(zhuǎn)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(jí)的變化，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度基本不變。該結(jié)果暗示，Bi222材料的正常態(tài)電阻輸運(yùn)特性可能和超導(dǎo)機(jī)理無關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)進(jìn)一步研究銅基超導(dǎo)機(jī)理具有重要參考意義。研究結(jié)果還表明石墨烯/超薄Bi2212異質(zhì)結(jié)表現(xiàn)出明顯的非線性I-V特性，這為研發(fā)新原理超導(dǎo)器件提供了可能。

石墨烯/超薄Bi2212異質(zhì)結(jié)及其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變特性