近日，国际权威学术期刊《自然•通讯》(Nature Communications) 刊登了我校物理学与信息技术学院潘明虎教授带领的量子物质调控团队与中国科学院物理所陈根富研究员、钱天研究员、南京大学李绍春教授、北京应用物理与计算数学研究所张平研究员团队共同在二维表面本征拓扑超导研究领域取得的重大突破。
此次研究在层状材料AuSn4中观察到了超导的二重对称性等现象，并通过实验和理论证实该二重对称性源于表面态Rashba劈裂导致的表面p波超导配对。该研究成果以“Intrinsic surface p-wave superconductivity in layered AuSn4”（层状材料AuSn4中的本征表面p波超导电性）为题于2023年11月2日在《自然•通讯》正式发表。我校为第一且共同通讯单位，物理学与信息技术学院朱文亮副教授和博士研究生曹园为共同第一作者；潘明虎教授、张平研究员、陈根富研究员钱天研究员、李绍春教授、南方科技大学薛其坤院士为共同通讯作者。该成果获得了科技部国家重点研发计划专项和国家自然科学基金等项目的支持和帮助。该成果获得了科技部国家重点研发计划专项和国家自然科学基金等项目的支持和帮助。
长期以来，拓扑超导体因其在Majorana费米子的研究和容错量子计算上的潜在应用受到了广泛关注。然而，近邻效应实现的拓扑超导异质结存在样品制备困难、对无序敏感以及严格拓扑限制等问题，对拓扑超导的研究和相关应用带来了严重的限制和艰巨的挑战。潘明虎教授研究团队及其合作者在Tc为2.4 K的层状AuSn4材料中发现了一种新型的本征拓扑超导，即本征表面拓扑超导，为拓扑超导的研究提供了新思路。研究者在混合态面内磁阻和超导态点接触谱中观察到了磁阻和零偏压电导峰的二重对称性，表明AuSn4具有非常规的超导配对对称性。超导能隙的测量和电子结构的研究发现费米能级上存在表面态的Rashba劈裂，结合第一性原理计算，表明AuSn4中二维非常规超导源于表面态的p波配对和体态的s波配对。该成果为通过Rashba效应在层状材料表面态上实现拓扑超导提供了一个令人兴奋的范例。
论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-42781-7