科學(xué)家首次證實(shí)量子相變中量子金屬態(tài)存在，推動(dòng)量子器件領(lǐng)域發(fā)展

記者11月15日從電子科技大學(xué)獲悉，該校牽頭與北京大學(xué)、北京師范大學(xué)、清華大學(xué)、美國(guó)布朗大學(xué)等相關(guān)專家組成的研究團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際上首次完全證實(shí)高溫超導(dǎo)納米多孔薄膜中量子金屬態(tài)的存在，為研究量子金屬態(tài)提供了新思路。該成果相關(guān)論文《超導(dǎo)—絕緣相變中的玻色金屬態(tài)》已在國(guó)際著名期刊《科學(xué)》上以“first release（首次發(fā)布）”形式刊發(fā)。

量子材料以及量子相變是本世紀(jì)凝聚態(tài)物理與材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。自高溫超導(dǎo)發(fā)現(xiàn)以來(lái)，二維量子金屬態(tài)的存在及其形成機(jī)制，是30余年來(lái)國(guó)際學(xué)術(shù)界一直懸而未決的重要物理問(wèn)題。根據(jù)安德森標(biāo)度理論，由于量子干涉效應(yīng)以及相位相干長(zhǎng)度在零溫下發(fā)散的特性，載流子在趨于絕對(duì)零度時(shí)會(huì)表現(xiàn)出局域化效應(yīng)，因此理論上不存在二維量子金屬態(tài)。而盡管實(shí)驗(yàn)上在各種二維超導(dǎo)體系發(fā)現(xiàn)了量子金屬態(tài)的可能跡象，但受低臨界溫度的制約以及外界高頻噪聲的影響，二維量子金屬態(tài)是否存在仍存在著巨大爭(zhēng)議。

作為該校電子薄膜與集成器件國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的原創(chuàng)成果，在電子科技大學(xué)為第一單位、楊超為第一作者的研究論文中提出，通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)離子刻蝕的時(shí)間，在高溫超導(dǎo)釔鋇銅氧（YBCO）多孔薄膜中實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)—量子金屬—絕緣體相變；通過(guò)極低溫輸運(yùn)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)、金屬與絕緣這三個(gè)量子態(tài)都有與庫(kù)珀電子對(duì)相關(guān)的h／2e周期的超導(dǎo)量子磁導(dǎo)振蕩，證明量子金屬態(tài)是玻色金屬態(tài)，揭示出庫(kù)珀對(duì)玻色子對(duì)于量子金屬態(tài)的形成起到了主導(dǎo)作用。未來(lái)，這一對(duì)于量子金屬起源的探索成果，將會(huì)改變國(guó)際學(xué)界對(duì)量子材料的認(rèn)識(shí)，推動(dòng)量子器件領(lǐng)域的發(fā)展。