Nat. Commun.：(Li1-xFex)OHFe1-ySe在高壓下出現第二個高溫超導相

【引言】

近年來，在鐵基超導體中結構最簡單的FeSe及其衍生材料由于其獨特的電子結構特性和超導轉變溫度的大幅度可調性引起了極大的關注。雖然FeSe在非磁性的電子向列相具有相對較低的超導轉變溫度（8-9 K），但是通過化學插層和電子摻雜可實現40 K以上的高溫超導性。在堿金屬插層的A_xFe_2-ySe₂中，研究者曾觀察到高壓誘導的第二個高溫超導相，但由于材料本征的相分離和高壓技術的制約，使得超導態和正常態的性質尚未得到很好的研究。

【成果簡介】

近日，來自中國科學院物理研究所的程金光研究員（通訊作者）等人對與A_xFe_2-ySe₂具有相同電子結構的高質量（Li_1-xFe_x）OHFe_1-ySe單晶進行了詳細的高壓電輸運研究，最高壓力達到12.5GPa。實驗結果顯示，常壓下T_c ? 40 K（SC-I相）的超導轉變溫度逐漸被壓力抑制到2 K以下，并且在P_c ≈ 5 GPa以上出現第二個高溫超導相(SC-II)，而且其T_c逐漸升高到52K，呈現出雙拱形T_c(P)相圖。此外，高精度電阻率數據還揭示了正常態發生了從SC-I相的費米液體態到SC-II相的非費米液體態的劇烈轉變。

【圖文導讀】

圖1： (Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe的高壓電阻率和交流磁化率

a:在高達12.5GPa壓力下整個溫區的電阻率隨溫度變化曲線；

b:100 K以下不同壓力下的電阻率隨溫度變化曲線；

c:不同壓力下的交流磁化率4πc(T)曲線。

圖2 ：(Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe的溫度-壓力(T-P)相圖

a:超導轉變溫度的壓力依賴關系和正常態電阻率指數的等高線彩圖；

b:霍爾系數以及電子濃度隨壓力的變化關系。

圖3：(Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe在高壓下的正常態輸運性質

a:(ρ-ρ₀)對T的雙對數曲線圖；

b:不同壓力下正常態磁阻和霍爾電阻率的磁場依賴關系。

圖4：高壓同步輻射X射線衍射和結構參數

a:采用Le Bail方法擬合的XRD圖；

b-d:晶格參數a，c，V和c/a比值的壓力依賴關系，d中的實線是Birch-Murnaghan擬合曲線。

【小結】

研究人員利用能提供良好靜水壓環境的六面砧高壓裝置，在高達12.5 GPa的條件下測量了高質量(Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe單晶的電阻率和交流磁化率，觀察到高溫超導I相(SC-I)首先受到抑制，然后在5 GPa以上又出現第二個超導相(SC-II)，最佳T_c達到52 K，比SC-I相的T_c提高了10 K。研究人員還證實SC-II相的正常態具有非費米液體行為，并且T_c的升高伴隨著電子型載流子濃度的同步提高。由于在10 GPa以下沒有觀察到任何結構轉變，因此伴隨載流子濃度提高的SC-II相的出現應該歸因于電子結構的變化，很可能來源于高壓誘導的費米面重構。

文獻鏈接：Reemergence of high-T_c superconductivity in the (Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe under high pressure（Nat. Commun., 2018, DOI:10.1038/s41467-018-02843-7）

本文由材料人電子電工學術組楊超整理編輯。

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