新闻网讯 9月1日，物理学院付英双教授带领的低维物理与量子材料实验室团队在范德华异质结中莫尔超导方向取得最新进展。相关的研究成果以“MnTe/NbSe₂异质结中莫尔增强的双能带超导性”（Moiré Enhanced Two-Band Superconductivity in a MnTe/NbSe₂Heterojunction）为题在线刊发在凝聚态物理重要期刊Nano Letters上。物理学院直博生聂金华为论文第一作者，付英双和张文号副教授为共同通讯作者，18luck新利电竞 物理学院为成果唯一完成单位。

二维材料由于其较弱的范德华相互作用是近年来材料和物理研究的热门领域，而通过不同堆叠方式构建的范德华异质结具有丰富的量子效应和物理性质，莫尔物理就是其中之一。莫尔超晶格会减小第一布里渊区而重构单粒子能带，因此会引入强关联相互作用以及量子受限激发态等。因此可通过构建莫尔超晶格实现周期性莫尔势对传统物理进行调控，如超导、磁性、拓扑等，尽管磁性已被证实可受莫尔和层间相互作用影响，但莫尔对近邻超导的作用仍未可知。

在众多具有各种不同性质二维材料中，NbSe₂由于其优异的超导性使其成为近邻超导异质结构建的优先选择。而NbSe₂的本征双能隙超导起源也是长久以来备受争议的话题，其中认同最多的起源之一是McMillan提出的多能带模型。尽管NbSe₂的双能隙超导特征在实验上的观测条件较为苛刻，但最新的研究表明其与测量方向和层厚有一定的关系。探究莫尔对NbSe₂超导的影响对于揭示双能隙超导起源以及调控超导性质有着重要意义。

有鉴于此，付英双团队的研究人员通过分子束外延方式，长期摸索，精确调控Mn和Te的束流比和衬底温度，成功在NbSe₂的衬底上生长出特殊的双层蜂窝结构的Mn₂Te₂单层样品。通过扫描隧道显微镜和扫描隧道谱的研究和表征，发现了MnTe薄膜表面明显的双能隙特征超导谱，而在NbSe₂衬底未观测到该现象。该双能隙超导谱可以用多能带超导理论模型很好的拟合（图1）。同时发现：其拟合参数随实空间的莫尔晶格周期而振荡（图2）。通过施加面外磁场实验，发现小能隙特征迅速随磁场消失，临界磁场仅为0.2T，远小于较大超导能隙的上临界磁场。结合NbSe₂的双能带超导起源和其费米面特殊能带结构，研究人员认为在该异质结中，MnTe引入的莫尔周期额外提供了一个莫尔矢量散射通道，通过增强NbSe₂费米口袋之间的带间散射，使得小能隙的超导性在MnTe薄膜上被显著增强。进一步使得两带超导的强度受到莫尔周期势的调控。

MnTe的双能隙超导性和双能带模型拟合

MnTe/NbSe₂异质结的双带超导增强和实空间周期调制，及其莫尔晶格模型示意图。

以上研究成果不仅对理解NbSe₂双能带超导具有重要意义，而且扩展了近邻超导的可调性，为超导和莫尔物理的关联研究提供新的理解和帮助。

该研究工作得到了科技部重点研发计划、国家自然科学基金（重大计划、面上、区域联合）、湖北省自然科学基金和武汉市知识创新专项等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.3c02772