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这几天,物理学界的一个大新闻是美国MIT小组在“魔角”石墨烯里观察到了超导电性。关于这个工作的内容和意义,网上已经有很多文章介绍,我就不用说了。
我只是凑了个热闹,去Nature看了看他们的文章。看完以后,我有个疑问:他们观察到的现象是超导电性呢,还是弹道输运?
超导电性的主要结果是下面这张图(该文的图1)右边的两个小图(图b和图e)。随着温度的降低,四端法测量的电阻从几千欧姆变到了零,好像是超导了。他们把超导转变温度定义为高温电阻值的一半所对应的温度,得到的超导转变温度是1.7K。
可是,如果仔细地看图e里的插图,就会发现,即使在1K的时候,这个电阻值也大于100欧姆。从论文里的数据来看,他们似乎测不了1uV以下的电压,这就意味着他们给出的最小的测量电阻实际上也要大于10欧姆。他们采用的是恒流的四端法,用于测量电压的两个电极的间距远小于1um。在这个尺度上,即使10欧姆的电阻也是很大的了,我不知道为什么要说这是超导电性。
这个插图的数据,我觉得完全可以用弹道输运来解释,只要电子的平均自由程比较强地依赖于温度或者电流,就可以解释这些了。根据他们的图2里的两端测量结果可知,电极和石墨烯之间的接触电阻大概是几千欧姆(在最好的情况下,两个接触一共是3千欧),这就意味着,如果注入电流是100nA,注入的电子可能比费米面高出100uV,即使注入电流只有10nA,也会比费米面高出10uV以上。电子的平均自由程应该会强烈地依赖于电流,这同样可以解释他们的结果,也许还更自然一些。
我不知道他们为什么排除了弹道输运的可能性。
曹原:如何评价 MIT Pablo Jarillo-Herrero 研究组在石墨烯超晶格体系中发现超导?
https://www.zhihu.com/question/268268033/answer/335274304
罗会仟:“魔角”石墨烯织造“高温”超导
http://blog.sciencenet.cn/blog-22926-1102935.html
重磅:Nature连刊三文,MIT石墨烯超导重大发现!
https://mp.weixin.qq.com/s/_dmaQ9qZRo1oj_PVe38HPA
Y. Cao et al. Unconventional superconductivity in magic-angle graphene superlattices. Nature 2018, doi:10.1038/nature26160.
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GMT+8, 2024-11-24 12:52
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