ナノスケール材料：ファンデルワールス超伝導体ヘテロ構造のウエハースケールの積層成長

二次元（2D）ファンデルワールス（vdW）ヘテロ構造は、近年大きな関心を集めている。最も広く用いられている作製方法は、機械的に剥離したマイクロメートルサイズの薄片の積層だが、この工程は、実用的用途に拡張することができない。さまざまな積層の組み合わせを用いて数千種類もの2D材料が生み出されているにもかかわらず、大面積の2D超伝導体を無傷の状態で積層してvdWヘテロ構造を作ることはほとんどできておらず、そうしたデバイスの応用は大きく制限されている。今回我々は、多層vdW超伝導体ヘテロ構造（vdWSH）膜のウエハースケールの積層体の制御可能な成長を行う、高温から低温への温度戦略について報告する。この方法では、vdWSHにおける2D超伝導体の層数を精密に制御でき、我々は、27通りの2ブロック、15通りの3ブロック、5通りの4ブロック、3通りの5ブロックのvdWSH膜（1ブロックは1種類の2D材料を表す）の成長に成功した。形態学的構造解析、分光学的構造解析、原子スケールの構造解析によって、平行で清浄かつ原子レベルで明瞭なvdW界面が大面積で存在し、隣接する層間の汚染がほとんどないことが明らかになった。傷のないvdW界面によって、近接誘起超伝導と超伝導ジョセフソン接合をセンチメートルスケールで実現することが可能になった。多層vdWSHを作製する今回の工程は、2D材料が関与する他の状況にも容易に一般化でき、次世代の機能性デバイスや機能性用途の設計を加速する可能性がある。

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