在高温超导材料探索中，镍基双层钙钛矿材料La3Ni2O7在高压下展现出超越液氮温区的超导转变温度，引起了广泛关注。然而，高压环境极大地限制了其基础研究和应用潜力。如何在常压下实现液氮温区超导是当前领域面临的关键挑战。
北京理工大学物理学院杨帆教授团队与合作者提出了一种创新性理论方案：在单双层La3Ni2O7薄膜中施加垂直方向的电场，有望在常压下实现液氮温区的高温超导。该工作通过结合简化单轨道模型与完整双轨道模型的强耦合理论研究，系统论证了这一方案的物理可行性。
如图1所示意，研究团队提出，当施加一个垂直于薄膜平面的电场时，高电势层的电子会流向低电势层。由于低电势层中近乎半满的Ni-3dz²轨道难以容纳更多电子，流入的电子主要填充Ni-3dx²-y²轨道。这一电荷转移过程抑制层间的s波配对，但显著增强低电势层内的d波配对。理论计算验证该观点，且表明，在层间施加约0.1~0.2伏特的电压，便可使低电势层内3dx²-y²轨道电子填充率接近铜氧化物高温超导的最佳掺杂区域，其理论Tc可超过液氮温度。
这项工作提出了一种不依赖高压、通过电场调控实现液氮温区超导的新物理机制，为高温超导的探寻提供了一条极具潜力的新途径。目前，该工作已被哈佛大学终身教授、美国科学院院士Ashvin Vishwanath等人关注与跟进。
该论文发表在国际顶尖期刊《Nature Communications》上（Nat. Commun. 17:1120(2026)）。北京理工大学物理学院的博士研究生邵芷嫣和季嘉恒为论文共同第一作者，杨帆教授为论文唯一通讯作者。参与论文工作的还有中山大学姚道新教授和西湖大学吴从军教授。
图1 施加垂直电场前后的粒子数和超导配对情况示意。(a) 无电场时粒子数情况。(b) 无电场时主要超导配对构型。(c) 有垂直电场时电子转移情况。(d) 有垂直电场时主要超导配对构型。
如您对我们的产品感兴趣，欢迎联系
我们将为您提供高效、贴心的解决方案！
咨询电话：135 1009 9916（微信同号）
点击下方图片免费领取产品规格书
想深入了解碳化硅功率器件产品知识？点击→「碳化硅（SiC）课堂」获取详情！
