g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

İlerleme | Ağır elektron katkılı demir-selenyum bazlı süperiletkenler üzerindeki yüksek voltaj araştırmalarında yeni ilerleme kaydedildi

Konvansiyonel olmayan süperiletken sistemlerde, taşıyıcılar ekleyerek, fiziksel veya kimyasal basınç ve diğer kontrol yöntemlerini uygulayarak, süperiletken faz ve diğer elektronik diziler arasındaki rekabet etkili bir şekilde kontrol edilebilir ve süperiletken geçiş sıcaklığına karşılık gelen iki süperiletken faz başlatılabilir. Tc bir çift kubbe (çift kubbe) faz diyagramı sunar. Örneğin, ağır fermiyon CeCu2 (Si1-xGex) 2 sistemine basınç uygulamak, antiferromanyetik dizinin kuantum kritik noktasına ve değerlik durumunun kararsızlığına karşılık gelen iki süper iletken fazı indükleyebilir, oysa delik bakır oksidasyonunu doping yapar. Yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde iyi bilinen 1/8 anormalliği, saçak dizisindeki dalgalanmanın bastırılmasına bağlanır. Aşırı katkılı 1111 demir bazlı süperiletken LaFeAsO1-x (H / F) x'de iki süperiletken faz ve bir çift ark faz diyagramı da gözlemlenir: H katkılı sistem için iki süperiletken faz birbirinden farklıdır. F katkılı sistemin ikinci süper iletken fazı, C4'ün dönme simetrisinin bozulduğu yapısal faz geçişiyle ilgilidir ve düşük enerjili manyetik dalgalanmalarla hiçbir ilgisi yoktur. Bu nedenle, alışılmadık bir süperiletken sistemde iki süper iletken fazın veya çift arklı faz diyagramının ortaya çıkması, genellikle sistemin çok zengin fiziksel çağrışımlar içerdiğini ima eder.

Kısa süre önce, Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü / Pekin Ulusal Yoğun Madde Fiziği Araştırma Merkezi EX6 grubundan araştırmacı Cheng Jinguang, doktora öğrencilerini denetledi Sun Jianping, doktora sonrası Prashant Shahi ve SC4 Süperiletkenlik Devlet Anahtar Laboratuvarı'ndan akademisyen Zhao Zhongxian, araştırmacı Dong Xiaoli Dr.Zhou Huaxue ve yurtiçi ve yurtdışındaki bir dizi araştırma grubu, Çin Bilimler Akademisi Fizik Enstitüsü tarafından ağır elektron katkılı FeSe bazlı yüksek sıcaklık süperiletkenini (Li, Fe ) OHFeSe (normal basınç altında Tc = 42 K) detaylı bir yüksek basınç çalışması gerçekleştirdi ve basıncın önce yüksek sıcaklık süperiletken faz I'i (SC-I) inhibe edeceğini ve ardından Pc = 5 GPa'da ikinci bir yüksek sıcaklık süperiletken fazı indükleyeceğini buldu ( SC-II) ve Tc, basınçla kademeli olarak 52 K'ye yükseldi ve sonra yavaşça azaldı, Şekil 1'de gösterildiği gibi çift kemerli bir Tc (P) süper iletken faz diyagramı gösterdi. Yüksek kaliteli yüksek voltaj direnç verileri ayrıca SC-I ve SC-II'nin normal durumlarının sırasıyla Fermi sıvısı ve Fermi olmayan sıvı davranışlarına sahip olduğunu ortaya çıkardı ve bu da farklı süper iletken eşleştirme mekanizmalarına sahip olabileceklerini gösteriyor. İlgili sonuçlar yakın zamanda Nat. Commun. 9, 380 (2018) 'de yayınlandı.

FeSe, demir esaslı süperiletkenlerde en basit kristal yapıya sahip bir bileşiktir.Normal basınç altında çok düşük taşıyıcı konsantrasyonlu kompanze edilmiş yarı metaldir.Sıcaklık düştükçe 90 K'da tetragonal-ortogonal yapı faz geçişi oluşur. Anizotropik elektronik yapıya sahip bir elektronik nematik faz oluşturma ve ardından 8-9 K'da süper iletkenlik FeSe'nin kimyasal interkalasyonu ve elektronik katkısı yoluyla, AxFe2-ySe2 (A = K, Rb, Cs, Tl), (Li, Fe) OHFeSe, Lix dahil olmak üzere ağır elektronlarla katkılı bir dizi FeSe bazlı yüksek sıcaklık süperiletkenleri elde edilebilir. (NH3) yFe2Se2, Tc normal basınç altında 44 K'ye ulaşabilir. AxFe2-ySe2'nin içsel faz ayrımı, yani süperiletken fazın ve sıralı antiferromanyetik yalıtım fazı A2Fe4Se5'in Fe boşlukları ile bir arada bulunması nedeniyle, bu, yüksek voltaj deneysel sonuçlarının derinlemesine analizine elverişli değildir. Son zamanlarda, Eyalet Anahtar Süperiletkenlik Laboratuvarı'nın SC4 grubu, yenilikçi bir şekilde iyon değişimi ve hidrotermal sentezi birleştiren bir yöntem geliştirdi ve ilk kez yüksek kaliteli (Li, Fe) OHFeSe büyük boyutlu tek kristallerin sentezini rapor ederek faz ayrılmasını etkili bir şekilde önledi. Sonraki derinlemesine araştırmalar için önemli bir malzeme sistemi sağlar.

Cheng Jinguangın araştırma grubu erken aşamada FeSe tekli kristalleri üzerinde ayrıntılı yüksek basınçlı araştırma gerçekleştirdi ve süperiletken faz ile elektronik nematik dizi ve piezo kaynaklı antiferromanyetik dizi arasındaki rekabetçi ilişkiyi tam olarak açıklığa kavuşturdu. Ferromanyetik dizinin bastırıldığı kritik basınç kademeli olarak yükselir ve çift kemerli bir süperiletken faz diyagramı elde edilir.Son olarak en iyi Tc = 38.5 K, antiferromanyetik kritik nokta Pc6 GPa'da elde edilir. Yüksek voltajlı Hall etkisinin ölçümü ve analizi yoluyla, Fermi yüzeyinin yeniden yapılandırılmasının ve Pc yakınında antiferromanyetik dalgalanmaların artmasının, yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin gerçekleştirilmesinde önemli bir rol oynadığını ortaya çıkardılar. Bu temelde, Devlet Anahtar Süperiletkenlik Laboratuvarı'nın SC4 grubunda büyütülen ağır elektron katkılı (Li, Fe) OHFeSe tek kristali üzerinde ayrıntılı bir yüksek basınç kontrol çalışması gerçekleştirdiler. Şekil 2'de gösterilen yüksek basınç direnci ve AC manyetik duyarlılığı, basınç arttıkça, SC-I fazının Tc'sinin önce kademeli olarak bastırıldığını ve SC-II fazının kritik basınç Pc = 5 GPa ve Tc olduğunda ortaya çıkmaya başladığını göstermektedir. Basınçtaki hızlı artışla birlikte, SC-I fazının optimal Tc'sinden 10 K daha yüksek olan 12.5 GPa'da 52 K'ye ulaşır.Bu, 50 K süperiletken geçişinin toplu FeSe bazlı süper iletkenlerde ilk kez kırıldığı zamandır. Altı kenarlı örs basınç boşluğunun iyi hidrostatik basınç ortamı göz önüne alındığında, Şekil 2'de gösterilen yüksek kaliteli direnç verileri daha normal durum bilgisini ortaya çıkarmaktadır. Şekil 3'teki çift log özdirenç verileri ve Şekil 1'deki özdirenç indeksi renk haritası, SC-I fazının ve SC-II fazının normal durumlarının Fermi sıvısı (yani, T2) olduğunu ve ücretsiz olduğunu açıkça göstermektedir. Pirinç sıvısı (yani T, 1 < < 1.5) ve SC-I'den SC-II'ye geçişte çok açık bir faz sınırı vardır, bu da SC-I ve SC-II'nin farklı süper iletken eşleştirme mekanizmalarına sahip olabileceği anlamına gelir. Ek olarak, normal manyetorezistans ve Hall direnci verilerini analiz ettiler ve ayrıca SC-II fazının ortaya çıkmasına elektron tipi taşıyıcıların konsantrasyonunda önemli bir artış eşlik ettiğini gösterdiler. SC-II fazının görünümünün yapısal faz geçişiyle ilişkili olup olmadığını belirlemek için, yüksek basınçlı senkrotron radyasyon XRD ölçümü kullanarak (Li, Fe) OHFeSe'nin yüksek basınçlı yapısını incelemek için Profesör Yang Wengein Pekin Yüksek Gerilim Bilim Merkezi araştırma grubu ile işbirliği yaptılar ve şunu buldular: GPa aralığında yapısal bir faz değişikliği yoktur. Bu nedenle, yüksek basınç altında SC-II fazındaki ve taşıyıcı konsantrasyonundaki önemli artış, Fermi yüzeyinin yeniden yapılandırılmasının neden olduğu elektronik yapıdaki değişikliklerden kaynaklanıyor olabilir.

Cheng Jinguangın grubu, yüksek voltajla indüklenen SC-II fazlarının ağır elektron katkılı FeSe bazlı yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde meydana gelip gelmeyeceğini incelemek için ayrıca, Li0.36 ve sıvı amonyak ve lityum ile birlikte interkalasyonlu Li0.36'yı araştırmak için Doç. (NH3) yFe2Se2 tek kristali yüksek basınç altında araştırılmış ve Şekil 4'te gösterildiği gibi benzer bir fenomen bulmuştur. SC-II fazının kritik basıncı sadece 2 GPa'dır ve optimum Tc, FeAs bazlı süperiletkenlerin maksimum geçiş sıcaklığına çok yakın olan 55 K'ye ulaşır. . Ek olarak, (Li1-xFex) OHFeSe ve Li0.36 (NH3) yFe2Se2'nin, Şekil 5'te gösterildiği gibi, SC-II fazının Tc'si ile Hall katsayısının tersi arasında çok iyi bir doğrusal ilişkiye sahip olduğunu buldular ve ayrıca bu ağır elektronların katkılı olduğunu gösterdi. Hetero-FeSe bazlı süperiletkenlerin yüksek basınç altındaki SC-II fazı aynı fiziksel kökene sahiptir. Ek olarak, deneysel sonuçları, normal basınç altında ağır elektron katkılı FeSe bazlı süperiletkenlerin Tc'si ne kadar yüksekse, basınca bağlı SC-II fazının Tc'sinin de o kadar yüksek olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, FeSe bazlı süperiletkenlerin taşıyıcı konsantrasyonunu yüksek voltaj regülasyonu ile birlikte daha da optimize ederek daha yüksek bir Tc elde etmek mümkündür. İlgili sonuçlar yakın zamanda Phys. Rev. B 97, 020508 (R) (2018) 'de yayınlandı.

Yukarıdaki araştırma çalışması, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (11574377, 11574370, U1530402), Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (2014CB921500, 2017YFA0303000, 2016YFA0300301), Bilimler Akademisi B Sınıfı pilot özel proje (XDB07020100) ve SSB-QYZDB-QYZDB-QYZDB-QYZDB SLH-001, QYZDB-SSW-SLH-008) desteği. Bu çalışmada yer alan işbirlikçiler arasında şunlar da bulunmaktadır: Süperiletkenlik Eyalet Anahtar Laboratuvarı SC2 Grubu'ndan Araştırmacı Jin Kui, SC4 Grubu'ndan Araştırmacı Zhou Fang, Japonya Tokyo Üniversitesi'nden Profesör Y. Uwatoko, Missouri Üniversitesi'nden Profesör DJ Singh ve Tsinghua Üniversitesi'nden Zhang Guangming profesör.

JP Sun, P. Shahi, HX Zhou, YL Huang, KY Chen, BS Wang, SL Ni, NN Li, K. Zhang, WG Yang, Y. Uwatoko, G.Xing, J. Sun, DJ Singh, K. Jin , F. Zhou, GM Zhang, XL Dong *, ZX Zhao ve J.-G. Cheng *; "(Li1-xFex) OHFe1-ySe'de yüksek basınç altında yüksek Tcsuperiletkenliğin yeniden ortaya çıkışı"; Nature Communications (2018) 9, 380.

P. Shahi, JP Sun, SH Wang, YY Jiao, KY Chen, SS Sun, HC Lei *, Y. Uwatoko, BS Wang ve J.-G. Cheng *; "Yüksek basınç altında 55 K'ye kadar yüksek Tcsuperiletkenlik ağır elektron katkılı Li0.36 (NH3) yFe2Se2single kristalinde ; Fiziksel İnceleme B (2018) 97, 020508 (R).

Bağlantı: https://www.nature.com/articles/s41467-018-02843-7

https://journals.aps.org/prb/abstract/10.11

03 / PhysRevB.97.020508