吉大物理70年系列学术活动——计算物理系列讲座（二十七）

讲座题目：库珀对动量导致的”分段费米面”的发现

讲座嘉宾：郑浩，上海交通大学物理与天文学院教授

讲座时间：2022年11月17日上午10：00（北京时间）

讲座地点：吉林大学中心校区唐敖庆楼B521

内容摘要

　　固体物理的基本知识告诉我们材料是否具有费米面决定了它们的电学、光学等多种物性。超导体具有零电阻导电和完全抗磁性等奇特性质，是物理学中一个长盛不衰的研究课题；由于费米能级处超导能隙的存在，超导体均无费米面。早在1965年，Fulde从理论上预言超导体中如果库珀对的动量足够大就可以在超导能隙中产生准粒子，从而导致出一种特殊的“分段费米面” [1]。但由于普通超导体库珀对动量足够大时，产生准粒子的同时，库珀对也会破裂而失去超导，因此要观察到“分段费米面”实验上非常困难。该预言一直没有被实验证实。

　　针对该问题，我们设计了拓扑绝缘体/超导复合体系，使用分子束外延技术在S波超导体NbSe₂表面精确的生长了4层厚的拓扑绝缘体Bi₂Te₃薄膜。在这个体系中，由于Bi₂Te₃表面态的费米速度很大。这样，就可以用一个很小的水平磁场在NbSe₂表面上产生一个较小的超导电流，但这时Bi₂Te₃表面态中已经足够产生准粒子，并导致“分段费米面”的出现[2]。

　　该工作在实验上观察到了50多年前理论预言的“分段费米面”，并发现可以用磁场方向和大小来调节“分段费米面”的形状和大小，还能调控拓扑性，构建新的拓扑超导，该工作开辟了调控物态的新方法。

[1] Phys. Rev. 137, A783-A787 (1965)

[2] Science 374, 1381-1385(2021)

嘉宾简介

　　郑浩，上海交通大学教授，长期从事凝聚态物理实验研究。2007年毕业于中科院物理所，获得博士学位。之后在英国伯明翰大学、德国基尔大学、美国普林斯顿大学从事博士后研究。2015年入选国家海外高层次人才引进计划青年项目，2016年入选国家海外高层次人才引进计划青年项目，2018年入选“曙光计划”，2018年获得“求是杰出青年学者奖”，2019年-2021年，连续三年入选科瑞唯安“全球高被引学者”。共发表论文90余篇，（根据Web of science检索）总引用次数8000余次。代表论文包括Science 3篇， Physics Review Letters 15 篇。近年来，主要关注以拓扑半金属和拓扑超导体为代表的拓扑物质研究，尤其是利用扫描隧道显微镜研究其极低温、强磁场下的谱学性质。

主办单位：

吉林大学计算方法与软件国际中心

吉林大学超硬材料国家重点实验室

吉林大学物理学院

吉林省物理学会