Lovende materiale viser nye beviser for ukonventionel superledning

I de seneste år, søgningen efter ikke-trivielle topologiske materialer er blevet et varmt emne i det kondenserede stofs fysik. Da Hor et al. rapporterede først opdagelsen af ​​superledning i Cu-doteret topologisk materiale Bi ₂ Se ₃ i 2010, den Cu _x Bi ₂ Se ₃ er blevet et af de mest lovende materialer som topologisk superleder på grund af dets unikke fysiske egenskaber og krystalstruktur. Imidlertid, den superledende overgangstemperatur Tc op til 3,8 K i Cu _x Bi ₂ Se ₃ er uventet "høj" for en halvleder med lav bærertæthed. Indtil nu, mekanismen bag et sådant unormalt forstærket Tc-fænomen forbliver uklart på trods af næsten et årti med omfattende forskning.

I et nylig arbejde udført af Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics, det kinesiske videnskabsakademi, højkvalitets enkeltkrystal af Cu _x Bi ₂ Se ₃ blev dyrket ved modificeret Bridgman-metode. Tc for de voksede krystaller med x =0,09 kunne nå 4,18 K, som var den højeste blandt rapporter om Cu _x Bi ₂ Se ₃ indtil nu.

En systematisk undersøgelse af den magnetiske modtagelighed, kritiske områder, og elektrisk transport på Cu _0,09 Bi ₂ Se ₃ enkeltkrystaller blev udført for at udforske den usædvanligt forbedrede Tc og dens superledende egenskaber.

Interessant nok, en ny knæk i den magnetiske modtagelighed over for temperatur blev observeret ved 96 K, som angav en ladningstæthed anomali, sandsynligvis ladningstæthed bølge (CDW) overgang.

Analysen af ​​den magnetoelektriske transport ved lav temperatur gav et højt Kadowaki-Woods-forhold, hvilket kan forstærkes af ladningstæthedens ustabilitet og/eller stærk elektronisk anisotropi.

Baseret på den lavere kritiske feltmåling, energigab-forholdet Δ0/kBTC blev fundet åbenbart større end standard BCS-værdien 1,764, foreslår Cu _0,09 Bi ₂ Se ₃ en stærkkoblende superleder. Forhold mellem både Tc/TF2D og Tc/λ-2 (0) faldt i området for ukonventionelle superledere ifølge Uemuras regime, understøtter den ukonventionelle superledende mekanisme i Cu _x Bi ₂ Se ₃ .

Deres forskning foreslog, at den høje Tc i Cu _x Bi ₂ Se ₃ opstår fra den øgede tæthed af tilstande ved Fermi-energi og stærk elektron-fonon-interaktion induceret af ladningstæthedens ustabilitet.

Resultaterne tyder på den højere Tc i Cu _x Bi ₂ Se ₃ kunne opnås yderligere ved gating-teknik eller højtryksteknik, som realiseret i jern-selenider superledere.