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中科院物理所，Nature Nanotechnology！

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2025-06-11 23:26

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）序外，它们还表现出一系列对称性破缺的关联与拓扑量子态。在晶格平移对称性破缺之外，部分研究指出其旋转对称性以复杂方式被打破，呈现出丰富的电子液晶态，包括层列序、条纹序和电子向列性。

2. 实验证据显示存在自发时间反演对称性破缺的 CDW 态，这在无自旋磁性的体系中非常规且意义重大，目前仍存在激烈争论。这些多体态在低温下会转变为超导态，并表现出时间反演对称性破缺、配对密度波（ PDW ）序、赝能隙行为以及薄膜环结构中电荷 6e 超导电性等特征。这些非常规量子相与 CDW- 超导特殊相互作用能否通过原子尺度修饰进行调控，仍有待揭示。

3. 本文提出一种新机制：体相 CDW 序堆叠表面由铯吸附原子驱动的相位扭转可诱导独特超导态（图 1b,c 示意）。 AV ₃ Sb ₅ 中的 CDW 态具有三维特性及强层间关联，可视为 Kagome 平面内 2a ₀ ×2a ₀ （简称 2×2 ）电荷密度调制沿 c 轴的相位相干堆叠。低温下稳定的 2×2×2 序在电子态密度中形成体相 CDW 能隙（图 1b ）。若表面形成 2×2 有序铯原子层且与体相 CDW 产生原子级相位失配，将在表面引入 π 相位位移的堆垛层错，从而产生准二维表面能带与超导能隙（图 1c ）。

图 2|CsV ₃ Sb ₅ 的 2×2 Cs 有序表面 Δ _2D 能隙的超导起源

要点：

1. 通过施加垂直于样品表面的外磁场，本文观察到块体超导能隙 Δ _bulk 在上临界场 H _c2,bulk ≈0.8 T 时被完全抑制（图 2a ），而二维超导能隙 Δ _2D 持续存在，仅在更高临界场 H _c2,2D ≈8.0 T 时才消失。值得注意的是， Δ _2D 的抑制与垂直磁场方向无关（图 2b ），这排除了非磁性 CsV ₃ Sb ₅ 晶体中 2×2 Cs 有序区域存在局域磁态的可能性。在无外磁场条件下升温时，块体超导能隙 Δ _bulk 在临界温度 T _c,bulk ≈2.3 K 以上闭合消失，而准二维能隙 Δ _2D 则持续存在至 T _c,2D ≈5.4 K （图 2c,d ）。 Δ _2D 的峰峰值（图 2e ）表现出与块体超导能隙 Δ _bulk 相似的温度依赖性。因此，磁场和温度依赖性测量表明， Δ _2D 极可能源自本征准二维超导性，而非邻近效应诱导的超导性。测得该能隙的 2Δ _2D /kBTc≈7.3 比值显著大于块体超导的对应值（ ~5.2 ）。由于该现象仅在二维 2×2 Cs 重构表面可观测到，且受仪器限制未能获得完全二维起源（如 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless 相变）的进一步证据，本文将这种新型超导态归类为准二维超导态。