《基於拓撲超導體Sr2RuO4的介觀超導器件的製備與性質研究》是依託浙江大學，由王宗利擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於拓撲超導體Sr2RuO4的介觀超導器件的製備與性質研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：王宗利
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，功能關聯電子材料由於具有獨特的拓撲量子性質和新奇量子物態而成為物理前沿研究的熱點之一。其中，拓撲超導體是非常有希望成為實現拓撲量子計算的一個重要的新型材料系統。本項目將藉助我們長期在小樣品製備表征、超導器件的製作、以及微納加工和超導物理領域積累的豐富經驗，重點以基於拓撲超導體Sr2RuO4和常規超導體構成的介觀超導器件為研究對象，系統研究由Sr2RuO4/常規超導體構成的超導約瑟夫森結的界面微結構和超導特性，深入開展更小尺寸的Al-Sr2RuO4超導量子干涉器件的相位敏感實驗，努力探索拓撲超導體Sr2RuO4中的拓撲量子性質和新奇量子現象，深入研究電場、磁場、溫度和體系尺度的調控對材料拓撲量子性質的影響，並通過實驗和理論的緊密結合來理解其物理內涵和形成機制；爭取再證實如手征疇和疇壁、h/4e量子漩渦等關鍵拓撲量子物態的存在，為設計開發新型超導量子器件提供有力的實驗支持。
結題摘要
近年來，功能關聯電子材料由於具有獨特的拓撲量子性質和新奇量子物態而成為物理前沿研究的熱點之一。其中，拓撲超導體是非常有希望成為實現拓撲量子計算的一個重要的新型材料系統。本項目藉助我們長期在小樣品製備表征、超導器件的製作、以及微納加工和超導物理領域積累的豐富經驗，在實驗上，重點以基於拓撲超導體Sr2RuO4和常規超導體Al構成的介觀超導器件為研究對象，系統研究由Sr2RuO4/Al超導約瑟夫森結的界面微結構和超導特性；深入開展幾種新型介觀超導量子體系的可控制備與性質調控研究；在理論上，通過構建一超導LC迴路，模擬分析特定量子行走體系的退相干效應。本研究工作的開展，旨在為設計開發新型超導量子器件提供有力的實驗支持和為實驗探索新奇量子現象提供有效的理論指導。 在本研究中，我們首先成功開展了由兩個非面內的Sr2RuO4-Al約瑟夫森結構成的屋頂狀的Al-SrRuO4-Al SQUID器件的製作與低溫性質的測量研究，結果表明所製備SQUID器件中的兩個Al-SrRuO4約瑟夫森結幾乎是完全對稱的，該結果的獲得為後續的研究提供器件基礎。其次，我們深入開展了不同厚度的準一維超導體Ta4Pd3Te16單晶納米帶的測量研究，最終在該準一維超導納米帶中實現了厚度調製的超導-弱絕緣體的轉變行為；我們還藉助聚焦離子束技術的Ga+輻照來試圖調控了該超導納米帶的低溫性質，並成功在該準一維體系中呈現出了超導—絕緣體轉變現象。第三，我們還初步開展了新型的準一維介觀超導量子材料MoC2超導納米帶的探索研究，不僅觀測到了厚度調製的超導抑制現象，而且最近已經在修飾後MoC2超導納米結構的超導轉變的臨界溫度附近成功觀測到了Little-Parks效應。此外，我們從理論上對量子行走體系進行了模擬研究，發現了提高量子們效率的有效方法，為實驗探索新奇量子現象提供有效的理論指導。希望本基礎研究工作所取得的研究結果，不僅能夠有助於加深我們對超導現象及其物理認識，而且能夠為將來超導量子器件的套用提供材料基礎。
