第二类外尔半金属TaIrTe4的表面超导电性

拓扑超导体，因理论上预测可调控出用于制造拓扑量子比特的马约拉纳零能模，已成为具有挑战性的重要学术前沿。然而，由于理论上的苛刻定义和要求，自然界中满足条件的材料非常少，通常需要构筑复杂工艺的异质结。外尔（Weyl）半金属，因其独特的三维无能隙线性色散能带结构使其具有很多新奇的物性。TaIrTe4是一种受时间反演对称性保护的第二类外尔半金属，具有倾斜的外尔锥和时间反演对称性下最少的Weyl点数目（四个），其费米弧长度约占布里渊区b方向的1/3。因此，TaIrTe4非常适合于谱学和电输运研究。

近日，北京大学物理学院量子材料科学中心王健教授，华中科技大学物理学院潘明虎教授，北京大学物理学院量子材料科学中心刘雄军教授，中国石油大学（北京）邢颖副教授，美国橡树岭国家实验室David Mandrus教授与Jiaqiang Yan博士，以色列魏兹曼研究所颜丙海教授等组成的研究团队，通过极低温强磁场扫描隧道电子显微镜（STM）和电输运手段，对外尔半金属TaIrTe4展开了系统的研究。研究表明，其Weyl点位于费米面以上约80 meV处，超导能隙结合电阻下降特征共同证实了TaIrTe4单晶（无需掺杂或复杂加工工艺）的超导电性。进一步地，当样品从30 μm剪薄至6 μm时，临界电流大小几乎不变；通过矢量磁体严格的转角实验中，其临界磁场随角度的变化关系偏离三维特性更符合二维特性。由此得出，TaIrTe4中的超导并非体态超导，而是来自于表面。磁场平行于表面的转角实验揭示出超导的准一维特性。此外，TaIrTe4的上临界磁场随温度的变化趋势符合p波特性，且该超导温度不受铁磁性影响，这些发现预示着Ta IrTe4表面超导的非常规特性。这一工作不仅首次发现本征外尔半金属的表面态超导，而且表明第二类外尔半金属TaIrTe4是一种本征的拓扑超导候选材料，为拓扑超导方向的相关探索和研究起到了重要的推动作用。

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该工作以“Surface superconductivity in the type II Weyl semimetal TaIrTe4”为题在线发表于综合性学术期刊《国家科学评论》（National Science Review，文章链接https://doi.org/10.1093/nsr/nwz204）。中国石油大学（北京）邢颖副教授和陕西师范大学邵志斌博士为共同第一作者，北京大学物理学院量子材料科学中心王健教授、华中科技大学潘明虎教授、北京大学量子材料科学中心刘雄军教授为共同通讯作者。

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