Nat. Commun.：(Li1-xFex)OHFe1-ySe在高压下出现第二个高温超导相

【引言】

近年来，在铁基超导体中结构最简单的FeSe及其衍生材料由于其独特的电子结构特性和超导转变温度的大幅度可调性引起了极大的关注。虽然FeSe在非磁性的电子向列相具有相对较低的超导转变温度（8-9 K），但是通过化学插层和电子掺杂可实现40 K以上的高温超导性。在碱金属插层的A_xFe_2-ySe₂中，研究者曾观察到高压诱导的第二个高温超导相，但由于材料本征的相分离和高压技术的制约，使得超导态和正常态的性质尚未得到很好的研究。

【成果简介】

近日，来自中国科学院物理研究所的程金光研究员（通讯作者）等人对与A_xFe_2-ySe₂具有相同电子结构的高质量（Li_1-xFe_x）OHFe_1-ySe单晶进行了详细的高压电输运研究，最高压力达到12.5GPa。实验结果显示，常压下T_c» 40 K（SC-I相）的超导转变温度逐渐被压力抑制到2 K以下，并且在P_c≈ 5 GPa以上出现第二个高温超导相(SC-II)，而且其T_c逐渐升高到52K，呈现出双拱形T_c(P)相图。此外，高精度电阻率数据还揭示了正常态发生了从SC-I相的费米液体态到SC-II相的非费米液体态的剧烈转变。

【图文导读】

图1：(Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe的高压电阻率和交流磁化率

a:在高达12.5GPa压力下整个温区的电阻率随温度变化曲线；

b:100 K以下不同压力下的电阻率随温度变化曲线；

c:不同压力下的交流磁化率4πc(T)曲线。

图2：(Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe的温度-压力(T-P)相图

a:超导转变温度的压力依赖关系和正常态电阻率指数的等高线彩图；

b:霍尔系数以及电子浓度随压力的变化关系。

图3：(Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe在高压下的正常态输运性质

a:(ρ-ρ₀)对T的双对数曲线图；

b:不同压力下正常态磁阻和霍尔电阻率的磁场依赖关系。

图4：高压同步辐射X射线衍射和结构参数

a:采用Le Bail方法拟合的XRD图；

b-d:晶格参数a，c，V和c/a比值的压力依赖关系，d中的实线是Birch-Murnaghan拟合曲线。

【小结】

研究人员利用能提供良好静水压环境的六面砧高压装置，在高达12.5 GPa的条件下测量了高质量(Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe单晶的电阻率和交流磁化率，观察到高温超导I相(SC-I)首先受到抑制，然后在5 GPa以上又出现第二个超导相(SC-II)，最佳T_c达到52 K，比SC-I相的T_c提高了10 K。研究人员还证实SC-II相的正常态具有非费米液体行为，并且T_c的升高伴随着电子型载流子浓度的同步提高。由于在10 GPa以下没有观察到任何结构转变，因此伴随载流子浓度提高的SC-II相的出现应该归因于电子结构的变化，很可能来源于高压诱导的费米面重构。

文献链接：Reemergence of high-T_csuperconductivity in the (Li_1-xFe_x)OHFe_1-ySe under high pressure（Nat. Commun., 2018, DOI:10.1038/s41467-018-02843-7）

本文由材料人电子电工学术组杨超整理编辑。

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