浙江大学团队实现激子介导超导性，转变温度突破 200K

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12 月 20 日消息，浙江大学信息科学与电子工程学院及现代光学仪器国家重点实验室的研究人员昨天发表了一篇论文，宣布在高温超导领域取得了重大进展。

他们首次实现了通过激子玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）介导的超导性，其转变温度超过 200K，这一成果为未来开发更高温度的超导材料铺平了道路。

林时胜教授研究团队在研究中发现，从激子绝缘体到激子介导超导性的急剧转变过程中，电阻从 153.5K 时的极高值 107Ω 骤降至 125K 时的 100Ω。这种现象表明发生了超导转变，并且该转变温度远高于传统超导材料。

此外，研究还揭示了一条新的规则：在这种类型的超导性中，电阻是电流的反线性函数，这归因于 Andreev-Bashkin 效应，反映了激子 BEC 状态和由激子介导的库珀对之间的耦合。

值得注意的是，由于电子 / 空穴和激子之间的拖曳效应，电阻未能完全降到零，但即便如此，这项研究仍然展示了激子介导超导性的巨大潜力。研究人员还观察到了约瑟夫森振荡，这是由超导体和激子 BEC 超流体之间的量子耦合所导致的现象，进一步验证了激子介导超导性的存在。

在这项研究中，研究人员首次实现了基于激子 BEC 超流体的激子介导超导性。实验表明，从激子绝缘体转变而来，超导转变温度可以超过 200K。

具体来说，电阻从 153.5K 时的极高值 107Ω 急剧下降到 125K 时的 100Ω，这表明发生了超导转变。然而，由于电子 / 空穴和激子之间的拖曳效应，电阻不能完全降到零。

此外，研究还揭示了一条判断激子介导超导性的规则：电阻是电流的反线性函数，这归因于 Andreev-Bashkin 效应，反映了激子 BEC 状态和由激子介导的库珀对之间的耦合。对于一个超导样品，记录到了超过 200K 的转变温度，显示出由超导体和激子 BEC 超流体之间的量子耦合所支配的约瑟夫森振荡。

为测量低温电学性质，研究人员使用了磁控溅射技术生长欧姆接触（电极间距为 1mm），并利用低温磁场测试和样品制备系统进行了超导性能测量，测试范围覆盖了 2K 至 300K。此外，还进行了抗磁性和可变磁场电阻测试。

通过精心设计激子和电子之间的相互作用，研究人员首次实现了基于激子 BEC 超流体的激子介导超导性。这一发现不仅证明了激子介导超导性的可行性，而且其高达 200K 左右的转变温度为设计新颖的量子设备和系统提供了无数机会。

这项研究的意义在于，它提供了一个全新的视角来理解和开发高温超导材料，可能对电力传输、磁悬浮列车、医学成像以及量子计算等多个领域产生深远影响。随着进一步的研究和技术的发展，有可能在未来实现更广泛的应用。

IT之家附论文链接：

• https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.15003