近日，上海交通大学的李听昕副教授和刘晓雪副教授夫妇联合武汉大学团队，造出一种高质量的 Bernal 堆垛双层石墨烯、以及单层的二硒化钨异质结样品，实现了 1.6V/nm 的外加垂直位移电场。
通过此，他们首次在晶体石墨烯的电子掺杂端观察到超导态，并揭示了电子掺杂端超导态与空穴掺杂端超导态在平行磁场之下的差异。
此外，课题组还在石墨烯导带观察到一系列的自发对称性破缺态。
（来源：Nature）
随着载流子掺杂的变化和垂直位移电场的变化，这些对称性破缺态的费米面结构也会发生变化。针对这种变化，该团队绘制出了一张完整的相图。
通过此，课题组把双层石墨烯器件的质量和调控能力发展至新的高度。
在零下 270 多摄氏度的极低温条件下，该团队基于这一体系探索出了新的量子物态与量子物性。
（来源：Nature）
更为重要的是，在电子掺杂的情况之下，课题组也观察到了超导态，这也是学界首次在单晶石墨烯中观察到电子掺杂的超导电性。
空穴端和电子端的超导态强度，都可以通过外加的垂直位移电场进行有效调节。
实验中，课题组测量到的最高超导转变温度分别为大约 450mK 和 300mK。
而在当下的单晶石墨烯系统之中，通过利用静电掺杂的方法，以上温度也是目前所能观察到最高超导转变温度。
研究中，针对双层石墨烯中的电子掺杂超导性质和空穴掺杂超导的性质，课题组也进行了详细对比。
结果十分出乎意料：在超导转变温度和超导临界垂直磁场等超导性质类似的情况之下，空穴掺杂超导和电子掺杂超导这两种超导态，展现出截然不同的平行磁场依赖性。
具体来说：空穴掺杂的超导态，违反了泡利顺磁极限；电子掺杂的超导态，则始终遵循泡利顺磁极限。
此前人们认为：通过近邻效应所引入的 Ising 自旋轨道耦合相互作用，能被用于理解二硒化钨对于石墨烯系统超导态的增强效果。
而超过泡利顺磁极限的空穴掺杂超导，则是 Ising 自旋轨道耦合相互作用的直接结果。
但是，该团队发现：利用费米面分析的方法，尽管在导带中也能观测到明显的 Ising 自旋-轨道耦合相互作用，但是电子掺杂的超导电性却并不会违反泡利顺磁极限。
这一观察预示着：二硒化钨对于双层石墨烯中超导作用的增强效果，可能并不仅仅来自近邻效应引入的 Ising 自旋轨道耦合相互作用。
与此同时，目前人们发现的石墨烯超导系统大多是亚稳态结构，比如转角石墨烯系统、三层菱方堆垛石墨烯系统，而这种亚稳态结构限制了相关应用的发展。
Bernal 堆垛双层石墨烯，则是一种拥有稳态结构的石墨烯。长远来看，它有希望被用于构筑新型超导量子器件，为量子计算等研究提供新的可能。
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