原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 8 May 2021; 

online 13 July 2021

首次预言典型共价材料Si、SiC在剪切应变下可实现半导体和超导体两种内禀物性的连续可逆转变，为探索超导态起源的微观机制、理解半导体与超导体材料中的基本量子效应提供了理想的研究平台。

硅在剪切应变下实现半导体和超导体两种奇特内禀物性的连续可逆转变。电子能隙和半导体-导体-超导体物态（左上）、晶格振动行为（左下）和电子分布（右）随应变的调控行为。

微观世界蕴含着丰富而奇特的量子效应。大量微观粒子组成的宏观系统通常只在低温、高压和强场等极端条件下，展现出突破经典物理范畴的宏观量子效应（如超导、超流和隧道效应等）。半导体和超导体呈现着不同的宏观量子现象，是现代科技研究的核心目标载体。

如何实现两种本征物性之间的连续可逆转变，进而理解转换过程的微观物理机制，是凝聚态物理、材料科学和电子科学领域备受关注的科学问题，这将为探索微观量子世界的物质形态和相互作用提供理想研究平台。

凝聚态物质研究中引入的非均匀应变调控作用，如单轴压缩、拉伸、剪切及其与静水压力的组合叠加条件，增加了物质结构和物性的调控维度。实验上，微纳尺度的物质研究已经实现了大幅度非均匀的弹性应变调控。最近，吉林大学李全教授和马琰铭教授研究组与美国内华达大学拉斯维加斯分校陈长风教授合作，预言了典型半导体材料在剪切应变下将呈现出本征超导电性。他们通过引入多种应变，获得了Si 和SiC典型共价材料的多样结构形变，拓展研究了比传统结构相变更为广泛丰富的物质结构及本征物性，发现应变诱导局部声子软化和电子重新分布，可促进特定声子振动模式与电子耦合从而产生超导电性，实现了半导体和超导体两种奇特内禀物性的连续可逆转变，并阐明了应变诱导电子传导性和超导电性的微观物理机制。

通过力学加/卸载方式引入的单轴或多轴应变调控，为研究半导体和超导两种奇特内禀物性之间的关联和可逆转换行为提供了便利的调控方案，也为探索广泛材料体系中由电声耦合诱导的超导态起源的微观机制提供了重要数据储备和简明物理图像。