二碲化鎢中壓力誘導(dǎo)的超導(dǎo)電性研究獲進(jìn)展

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二碲化鎢（wte2）是具有層狀結(jié)構(gòu)的過渡族金屬硫族化合物，在其正交晶胞中鎢鏈沿著碲層的a軸方向呈一維分布，是一種非磁性的半金屬材料。wte2以其良好的熱電性能早已為人們所認(rèn)知，普林斯頓大學(xué)教授cava研究組在2014年意外地發(fā)現(xiàn)wte2在常壓下具有不飽和的大磁阻（lmr）特性，即在磁場下這種材料表現(xiàn)出異常大的正電阻效應(yīng)，而且在非常高的磁場下也不飽和。這種特性不僅為其在電子器件方面的應(yīng)用提供了潛在的可能，同時也為大磁阻材料的研究開辟了新的方向。在半金屬中，非常高的磁阻是由于空穴-電子間的“共振”所產(chǎn)生的，而wte2是第一種人們發(fā)現(xiàn)的具有這種完美共振的材料。

最近，中國科學(xué)院物理研究所／北京凝聚態(tài)物理國家實(shí)驗室(籌)超導(dǎo)國家重點(diǎn)實(shí)驗室sc4組研究員孫力玲和博士生康德芬、周亞洲等與物理所副研究員石有國、清華大學(xué)教授張廣明合作，對wte2的高壓行為進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究，發(fā)現(xiàn)在壓力的作用下lmr現(xiàn)象得到了連續(xù)的抑制，最終在約10.5gpa壓力下消失，同時呈現(xiàn)出超導(dǎo)電性。在13gpa壓力下出現(xiàn)最高超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（tc=6.5k），在更高的壓力下tc連續(xù)下降，在24gpa時，tc=2.6k。高壓原位霍爾測量表明，在lmr完全被抑制和出現(xiàn)超導(dǎo)電性的臨界壓力下，霍爾系數(shù)由正值變?yōu)樨?fù)值，揭示出在該臨界壓力下發(fā)生了具有費(fèi)米面重構(gòu)的量子相變，這類相變通常可以用lifshitz相變來描述。高壓同步輻射xrd實(shí)驗結(jié)果證實(shí)wte2在20.1gpa壓力以下沒有出現(xiàn)結(jié)構(gòu)相變，但在臨界壓力下c軸被壓縮了6.5%，其壓縮比例是a軸壓縮率的10倍，是b軸壓縮率的兩倍，說明在該臨界壓力點(diǎn)處費(fèi)米面的重構(gòu)伴有強(qiáng)烈各向異性的晶格縮減。

超導(dǎo)電性常常與電子有序態(tài)密切相關(guān)，其關(guān)聯(lián)性一直是超導(dǎo)領(lǐng)域的重點(diǎn)研究課題之一。該研究首次在近鄰lmr態(tài)中發(fā)現(xiàn)了壓致超導(dǎo)現(xiàn)象，豐富了人們對超導(dǎo)態(tài)與其它量子態(tài)關(guān)聯(lián)性的研究內(nèi)容，該研究結(jié)果發(fā)表在naturecommunications,6(2015)7804上。

該研究得到了國家自然科學(xué)基金委、“973”和中科院b類先導(dǎo)項目的支持。

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