科研进展|上科大物质学院齐彦鹏组与颜世超组合作在笼目结构超导材料研究中取得重要研究进展

时间:2021-09-22浏览:10设置

最近,物质学院齐彦鹏课题组和颜世超课题组合作,在具有笼目结构(Kagome)超导材料CsV3Sb5的研究中取得重要进展:研究人员发现了这种超导材料的两种电荷密度波态,及其在压力下超导电性的增强现象。该成果以“Charge Density Wave Orders and Enhanced Superconductivity under Pressure in the Kagome Metal CsV3Sb5”为题于9月3日发表在国际期刊《先进材料》(Advanced Materials)上。


笼目结构,又称Kagome结构,是一种由共角连接的三角形构成的结构。1951年时任大阪大学教授的伏见康治与庄司一郎在Physics Today上首次提出了Kagome晶格这一概念。Kagome晶格具有独特的电子结构。目前,具有Kagome晶格的材料已经呈现出了量子自旋液体、磁性外尔费米子、手性反常等物理性质。此外,理论预言在平带体系或者掺杂的Kagome晶格中有可能存在超导电性。然而实际的Kagome体系中超导电性的研究还非常少。


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图  CsV3Sb5的晶体结构,STM和P-Tc相图


近期,具有钒基 Kagome晶格的非磁性拓扑金属家族AV3Sb5 ( A = K, Rb, Cs)引起了广泛的研究兴趣。与以往研究的Kagome材料不同,这类化合物在常压下同时具有超导电性和电荷密度波(CDW)态。研究团队成功生长了高质量的CsV3Sb5(Tc = 2.5 K)单晶样品,并对CDW以及压力效应进行了深入研究。高分辨率扫描隧道显微镜测量证实CsV3Sb5中存在2×2周期的CDW结构,这与理论计算的2×2超结构结果一致。此外,研究人员还发现了另外一种具有1×4周期的CDW结构,这种条纹状的超结构尚未在其姊妹化合物KV3Sb5或其他Kagome材料中观察到。在此基础上,研究团队研究了该体系中超导与CDW对压力的响应。随着施加压力,CDW被迅速压制,而超导转变温度急剧提高,最高临界转变温度可达~ 8.2K,这表明该体系中CDW态和超导电性之间存在明显的竞争相互作用。更有趣的是,该材料在更高压力下(15 GPa)又出现超导再进入行为。研究表明,新型钒基Kagome材料是探索超导电性和CDW之间相互作用的一个新平台,对于研究电子关联效应具有重要的意义。


物质学院齐彦鹏课题组博士后王琦和颜世超课题组2019级研究生孔朋飞为论文共同第一作者,齐彦鹏和颜世超为共同通讯作者,上海科技大学为第一完成单位。文章的合作者还包括物质学院陈宇林、李军、李刚、史武军以及中国人民大学雷和畅。该研究得到了上海科技大学启动资金、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、上海市自然科学基金、北京市自然科学基金以及上科大物质学院分析测试平台的支持。


论文链接:

https://doi.org/10.1002/adma.202102813


排 版  张丽敏

编 辑  陈 蕾 高 瑄



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