超伝導：菱面体グラフェンにおける異常金属相および超伝導相

二次元超伝導は、グラフェン系では現在十分に確立されており、その実例の多くで非従来型の対形成の証拠が示されている。しかし、ゲートによって調整されるいくつかの相では、それ以外の点では超伝導の明確な徴候を示すにもかかわらず、温度を下げても抵抗は消失せず、有限値において飽和する。今回我々は、WSe₂基板上の菱面体グラフェンにおいてこの挙動を系統的に調べ、ゲート空間に、ゼロ抵抗の超伝導を示す領域と有限の飽和抵抗を示す領域が併存することを見いだしたことを報告する。ゼロ磁場では、これらの領域はゲート空間内で孤立したポケットとして出現し、これらのポケットは、抵抗の違いを除けば、温度、垂直磁場、電流をそれぞれ臨界値よりも高めると常伝導状態へ急激に転移するなど、非常に類似した現象を示す。弱い面内磁場により、これらのポケットは、それらの挙動を質的に変えることなく拡大して融合し、ミリケルビン域の最低到達温度でゼロ抵抗状態と有限抵抗状態の間に明瞭な境界が生じる。有限抵抗状態は、異常金属に関連する主要な現象学的特徴を再現した。この異常金属状態は、薄膜超伝導体で数十年にわたって観測されてきたものの、広く受け入れられた理論的説明は存在しない。極めて清純な菱面体グラフェンの調整可能性と再現性は、外因的な説明に厳しい制約を課すとともに、この挙動を理解するための新たなプラットフォームを提供する。

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