研究进展

寻找新颖量子物态及其在量子材料中的实现一直以来都是凝聚态物理学研究的核心目标。相较于块体量子材料而言,异质界面薄膜材料可以实现很多不能在块体材料中实现的新奇量子特性。比如:稀土元素镧(La)在自然界中往往是以三价化合态的化合物稳定存在(如La2O3),而二价的镧氧化合物(LaO)的结构是不稳定的,但可以稳定存在于异质界面系统。近些年,通过脉冲激光沉积技术,成功地制备出高质量单晶的二价镧氧化合物LaO薄膜材料,同时还在该系统中观测到超导转变温度为5K的超导电性。考虑到二价的镧中最外层电子为5d1,内层4f为空轨道,一旦电子形成共有化运动,内层局域4f空轨道和外层巡游5d轨道所形成的能带之间很容易地会发生能带反转,使得LaO可能会呈现出拓扑行为。通过第一性原理计算模拟,我们揭示出LaO超导体的正常态确实具有Z2拓扑不变性的拓扑半金属。因此,二价的稀土镧氧化合物LaO是一类由巡游5d与局域4f轨道间相互耦合所展现出拓扑行为的新颖超导体。

目前,该工作已经在美国物理学会Physical Review B上以快报形式发表[J. H. Qian, Wei Li, et al., Phys. Rev. B (2022)],其中第一作者为复旦大学物理学系在读一年级研究生钱佳晖同学。

负责人:李 炜 博士,现为复旦大学物理学系青年研究员、博士生导师,主要从事强关联电子系统方面的研究。目前主要聚焦于探索与研究新颖量子物态及其在异质界面系统中的实现,特别是异质界面非常规超导电性方面的研究。迄今为止已经在国际权威学术刊物上发表SCI科研论文近70篇(其中Nature Communications 2篇,Advanced Materials 1篇,Physical Review 20篇)。2015年5月获上海市优秀博士学位论文奖。2015年10月入选中国科学院青年创新促进会计划。曾讲授过本科生基础课《大学物理B》、《量子力学》和研究生专业课《高等统计物理》,并发表多篇教学相关论文。

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