该效果初次在原子尺度上直接观测到兼具拓扑和超导特性的二碲化钯(PdTe)在热驱动下向碲化钯(PdTe)的大面积原子级重构相变,并结合原位电镜显微剖析和原子级模仿,明晰提醒了大面积相变的内涵机制。论文通讯作者是王学锋、张荣、周武、杨腾和高大峰;榜首作者是陈中强、时金安、黄建啟和常远。
拓扑量子资料作为新一代自旋电子资料的重要系统,具有受拓扑维护的电子态与低耗散输运特性。现在拓扑资料走向实践使用的要害应战在于大面积薄膜及其异质结构的高质量可控制备。相工程选用非传统的资料制备思路,经过精准调控晶体结构相,完成对资料性质与功用的定向规划。该办法不只突破了传统资料品种的限制,还能安稳调控薄膜的晶相组成、散布及界面特性,为制备大面积、高质量与方针功用导向的拓扑资料供给了全新的处理方案。但是,拓扑资料的相工程一般较为杂乱,准确调控仍面对许多应战。虽然该范畴根据相工程的静态表征和观测已获得明显开展,但怎么从原子层面深化提醒相变动力学进程及其随同的原子级重构机制,仍是完成大面积可控相变与器材使用的要害难题。
为处理这一难题,研讨团队使用自主建立的脉冲激光堆积系统,经过反射式高能电子衍射原位监控,首先在蓝宝石衬底上制备了厘米级PdTe2外延薄膜。随后使用具有原位加热功用的扫描透射电子显微镜(STEM)技能,在原子尺度上直接可视化观测PdTe2在受热进程中向PdTe相变的原子级重构动力学进程。并结合分子动力学模仿,系统提醒了热驱动空位生成、Pd-Te成键重构从而导致范德华空隙坍缩封闭的完好机理。所制备的PdTe薄膜系统具有优异才能的超导功能,其超导改变温度与单晶块材适当;且构成的原子级平坦、天然晶格失配的PdTe2/PdTe异质界面,具有巨大的自旋光电流太赫兹波发射功能。
此外,这种热驱动大面积非化学计量相变的战略还可拓宽至PtTe2等其他过渡金属硫族化合物系统,有望开展成一个有潜力的非化学计量相变的智能资料渠道。该研讨不只为过渡金属硫族化合物薄膜及其异质结的大面积制备与规模化制作供给了一种普适性办法,而且为深化了解异质结中对称性破缺对能带自旋劈裂的调控供给了新思路,一起也为后摩尔年代芯片互连、低功耗自旋芯片、太赫兹源、光电勘探、量子传感与量子核算等范畴的潜在使用奠定了资料根底。(来历:科学网)