研究快讯 | CsV3Sb5中高度稳定的超导再进入现象

原文已发表在CPL Express Letters栏目

Received 29 March 2021; 

online 20 April 2021

EXPRESS LETTER

Highly Robust Reentrant Superconductivity in CsV3Sb5 under Pressure

Xu Chen(陈旭), Xinhui Zhan(战鑫慧), Xiaojun Wang(王晓郡), Jun Deng(邓俊), Xiao-Bing Liu(刘晓兵), Xin Chen(陈欣), Jian-Gang Guo(郭建刚), and Xiaolong Chen(陈小龙)

Chin. Phys. Lett. 2021, 38 (5): 057402

文章亮点

发现了具有Kagome格子的CsV3Sb5在压力下呈现双dome状的超导相图，通过原位实验与第一性原理计算证明超导再进入现象与低频振动模增强所导致的电声耦合变化有关。更重要的是，压力诱导的超导物性可稳定至100 GPa。

CsV3Sb5中高度稳定的超导再进入现象

研究背景

近期，具有钒原子Kagome格子的新型准二维体系AV3Sb5 (A = K, Rb, Cs)引起了科学家的广泛关注。AV3Sb5在低温下存在着0.93 K-2.5 K的超导转变，同时在78 K-103 K发生类似CDW的相变。STM表征发现手性电荷序的出现打破了时间反演对称性，可能在CDW相变温度以下诱导出巨大的反常霍尔效应。此外，ARPES以及第一性原理计算表明该体系在Fermi面附近存在着Z2拓扑不变量的非平庸能带结构。因此，AV3Sb5是研究Kagome格子体系中超导、拓扑物态和磁相互作用的理想材料。

内容简介

压力是研究超导体系“干净”而且有效的调控手段之一。最近，中国科学院物理研究所的陈小龙研究员和郭建刚研究员与曲阜师范大学的刘晓兵教授和陈欣教授合作，通过高压手段对CsV3Sb5的超导物性和结构演化进行了系统研究。发现当压力小于10 GPa时，超导临界温度(Tc)先增加至最大值7.6 K，然后迅速减小并消失，形成了dome状的超导I区。当压力升高到15 GPa时超导再次出现，并且在压力为53.6 GPa时Tc升高至5.2 K，之后随着压力升高至100 GPa时，Tc缓慢降低至4.7 K，形成了dome状的超导II区。压力下的原位拉曼测试表明超导再进入现象与高频E2g振动模式的减弱以及低频E1g振动模式的增强有关。结构预测表明，当压力为100 GPa时CsV3Sb5没有发生结构相变，其中的V-V和V-Sb键长单调减小约12%，单胞的体积收缩约30%，但此时化合物依然存在着十分稳定的超导相。

CsV3Sb5超导临界温度随着压力变化的相图

研究意义和重要性

本研究发现了高压下CsV3Sb5化合物展现出双超导dome的相图，当压力达到100 GPa时，CsV3Sb5的单胞体积收缩约30%，但仍存在着结构和物性十分稳定的超导II相。本工作为AV3Sb5体系中丰富的物性研究提供了重要的实验和理论线索。

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