研究证明了插层块状二硒化铌中的定制伊辛超导性

当2D层状材料变得更薄(即在原子尺度上)时，它们的性质会发生巨大变化，有时会导致出现全新的特征并失去其他特征。虽然新的或新兴的特性对于新技术的开发可能非常有利，但保留一些材料的原始特性通常同样重要。

清华大学、中国科学院和量子信息前沿科学中心的研究人员最近能够在插层块状二硒化铌(NbSe2)样品中实现定制的伊辛超导性，这是块状NbSe2的特征，通常会受到损害在原子薄层中。他们使用的方法在《自然物理学》上发表的一篇论文中进行了概述，可以为制造二维薄层超导材料铺平道路。

“原子薄的二维材料表现出有趣的特性，这些特性通常不同于由成百上千层组成的散装材料，”进行这项研究的研究人员之一周淑云告诉Phys.org。“然而，原子级薄膜/薄片很难制造，有时通过牺牲一些其他重要特性来实现新兴的新特性。”

多年来，周和他的同事们一直在尝试确定实验方法，以实现与原子薄样品相当的新特性，而不会失去任何重要的材料特性。在他们最近的研究中，他们专门评估了电化学插层的有效性，这是一种调整层状固体材料电子特性的有价值的策略。

“散装材料浸入由阳离子和阴离子组成的离子液体中，”周解释说。“这种离子液体已被广泛用于将电子注入到少层样品中，而离子仍留在液体中。我们发现，通过施加更大的负电压，可以将大尺寸的有机阳离子驱动到范德华尔斯间隙(有源层之间的空白空间，在这种情况下为NbSe2层)，形成混合材料。”

在他们的实验中，Zhou和他的同事发现插层是控制NbSe2层状样品的维度和载流子浓度的有效策略。使用这种策略，他们能够获得定制的Ising超导性，该超导性超过了在块状NbSe2晶体和单层NbSe2样品中观察到的超导性，但在插层块状NbSe2样品中也观察到了这种超导性。

本质上，插层策略包括将块状材料浸入离子液体中，然后施加电压。这个过程促使散装层状材料的活性层之间的间距增加，从而减少它们之间的相互作用。

“尽管插层NbSe2材料仍然由许多层组成，但其特性与单层NbSe2样品的特性非常相似，”周说。“具体来说，插层材料的超导性可以在较大的面内磁场下存活，但超导转变温度高于单层NbSe2。此外，阳离子可以将电荷转移到活性层并充当保护层，使在空气中稳定的混合材料。”

虽然Zhou和他的同事专门使用他们基于插层的策略来拓宽层状2DNbSe2样品的特性，但完全相同的策略也可以应用于各种层状材料，以实现与这些单层版本相当的特性材料，甚至更好。到目前为止，这种方法已经实现了NbSe2中的定制伊辛超导性、Weyl半金属MoTe2中的增强超导性和SnSe2中的半导体到超导转变。

“我们的插层方法非常通用，可以很容易地扩展到各种层状材料和大量具有不同阳离子的离子液体，”周补充道。“因此，我们的工作为创造具有可能超过块状晶体和单层样品的可调功能的混合材料提供了一条重要途径。除了超导体，我们希望将这种策略应用于许多其他层状材料以获得更有趣的特性。我们希望感谢对于插层，超过块状晶体和单层样品的有趣特性将很快在越来越多的层状材料中实现。”