Low-Dimensional Transport Research Unit

Principal Investigator

PI Name Ding Zhang
Degree Ph.D.
Title Unit Leader
Brief Resume
2014PhD in physics, Max Planck Institute for Solid State Research, Stuttgart, Germany
2014PhD in physics, University of Stuttgart, Stuttgart, Germany
2014Post-doctor, Tsinghua University, Beijing, China
2016Assistant Professor, Tsinghua University, Beijing, China
2018Associate Professor, Tsinghua University, Beijing, China (-present)
2021Unit Leader, Low-Dimensional Transport Research Unit, Cross-Divisional Materials Research Program, RIKEN Center for Emergent Matter Science (-present)

Outline

Our research unit studies a variety of low-dimensional electronic systems that undergo Cooper pairing. We aim at addressing some of the basic properties such as the pairing mechanism and the pairing symmetry. Furthermore, we look for novel quantum phenomena in reduced dimensions under specially designed conditions. The experimental knobs include stacking van der Waals heterostructures, injecting lithium/hydrogen ions, varying the magnetic field orientations at ultralow temperatures, and ramping up the magnetic field to an extremely high value. By collaborating closely with experimental and theoretical experts in the field, we hope to gain a comprehensive understanding of those exotic phenomena.

Research Fields

Physics

Keywords

Condensed matter physics
High-temperature superconductor
Josephson effect
Low dimensional superconductors
Van der Waals epitaxy

Results

数原子層のスタネンにおけるタイプIIのイジング対形成

近年、中心対称性の破れた二次元超伝導体は、従来期待される値をはるかに超えるような面内上部臨界磁場を示すことが明らかになってきている。この現象を説明するために、スピンの向きが面直に固定されたスピン分裂バンドから電子対が形成される、いわゆるイジング対形成機構が提唱されている。最近、非常に対称性の高い物質-数原子層のスタネン-において、面内の上部臨界磁場が増大することを観測した。これは、以前に同物質における超伝導の発見に続いて独自に見出したものである。さらに最近では、絶対零度に近づくと、臨界磁場が明確に増強することを見出した。しかしながら、スタネンは中心対称性を有しているために、観測された振る舞いはイジング超伝導に関する確立した理論では説明することができない。新たな機構の解明を目指した研究により、スピン軌道相互作用と物質の高対称性の結合によって生じる新しいタイプのイジング対形成―タイプIIのイジング対形成-を提唱した。本研究成果は、イジング超伝導の存在を強く示すものであり、またイジング超伝導体の実現範囲を広げるものである。

Illustration of the stanene lattice with Ising-like Cooper pairs. The background shows the corresponding band structure. Upper right shows the element information of Sn.

Members

Ding Zhang

Unit Leader ding.zhang[at]riken.jp

Publications

  1. J. Falson, Y. Xu, M. Liao, Y. Zang, K. Zhu, C. Wang, Z. Zhang, H. Liu, W. Duan, K. He, H. Liu, J. H. Smet, D. Zhang, and Q.-K. Xue

    Type-II Ising pairing in few-layer stanene

    Science 367, 1454 (2020)
  2. M. Liao, Y. Zang, Z. Guan, H. Li, Y. Gong, K. Zhu, X.-P. Hu, D. Zhang, Y. Xu, Y.-Y. Wang, K. He, X.-C. Ma, S.-C. Zhang, and Q.-K. Xue

    Superconductivity in few-layer stanene

    Nat. Phys. 14, 344 (2018)

お問い合わせ

  

E-mail:
ding.zhang[at]riken.jp

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