Superledning med todelt symmetri-nyt bevis for topologisk superleder SrxBi2Se3

Studiet af topologiske superledere (TSC'er) er et hotspot inden for det kondenserede stofs fysik, og har vakt stor opmærksomhed de seneste år. Nu, Prof. Hai-Hu Wens gruppe fra Nanjing University er lykkedes med at opdage den dobbelte symmetri af superledning i Sr _x Bi ₂ Se ₃ , som giver nyt bevis for argumentet om, at Sr _x Bi ₂ Se ₃ er en TSC.

Det tilsvarende papir udgives den Videnskab Kina fysik, Mekanik og astronomi . Forskerne opdagede c-aksens resistivitet målt på højkvalitets Sr _x Bi ₂ Se ₃ enkeltkrystaller ved at bruge den Corbino-formede elektrode med magnetfeltet roterende i basalplanet. Med denne konfiguration, vortex bidrag til resistivitet formodes at være det samme for alle vinkler, og den iboende information om superledningen kan opnås.

Topologiske superledere (TSC'er) udviser nye kvantefaser. Den utraditionelle supraledelse i TSC'er kan ikke adiabatisk forbindes til en topologisk trivial fase uden at lukke det superledende hul. Som en konsekvens, en TSC formodes at have robust, gapeløse excitationer på grænsen eller overfladen. På grund af partikelhulssymmetrien i superledende tilstande, excitationen ved nul energi er sammensat af samme vægt af elektroner og huller. En sådan nulenergi-excitation opfylder kravene til Majorana-fermion, hvis antipartikel er identisk med sig selv. Majorana-fermionerne i TSC'er har forskellige eksotiske fænomener og kan hjælpe med at realisere topologisk kvanteberegning.

Doping-inducerede superledere fra topologiske isolatorer forudsiges at være topologiske superledere af teoretikere. Prof. Andos gruppe undersøgte disse materialer via punktkontakttunnelmålinger og beviste, at materialernes superledning var i overensstemmelse med forventningen om TSC. Imidlertid, nogle andre grupper trak den modsatte konklusion i scanning af tunnelspektroskopi (STM) undersøgelser.

Disse forskere udførte c-aksens resistivitetsmålinger med en vinkelafhængig, magnetfelt i planet på fire Sr _x Bi ₂ Se ₃ prøver med den Corbino-formede elektrodekonfiguration. Dramatiske tofoldige symmetriegenskaber blev observeret i alle de vinkelafhængige modstandsmålinger ved lave magnetfelter og temperaturer. Dette er i overensstemmelse med de tidligere eksperimenter med NMR og vinkelopløste magnetokaloriske målinger. Prof. Fu modulerede den teoretiske beregning og erklærede, at den dobbelte symmetri angav den ikke-private topologiske rækkefølge af superledningen i Sr _x Bi ₂ Se ₃ .

"Denne forskning giver bevis for topologisk superledning hos Sr _x Bi ₂ Se ₃ , "sagde forskerne, "og udvider og uddyber også vores forståelse af den topologiske superledning."