近日，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)院強磁場(chǎng)中心低功耗量子材料研究團隊與安徽大學(xué)研究團隊合作，利用金剛石對頂砧技術(shù)，結合極低溫電輸運和變溫拉曼測量，在準一維電荷密度波（CDW）材料 （CuTe）中發(fā)現壓力誘導的新CDW態(tài)和超導電性，相關(guān)研究結果發(fā)表在Cell Press旗下的材料旗艦刊Matter上。
超導與CDW之間的關(guān)聯(lián)一直是凝聚態(tài)物理研究的熱點(diǎn)。在傳統的Bardeen-Cooper-Schrieffer（BCS）理論下，兩者競爭費米面附近自由載流子，是相互競爭的兩種電子態(tài)。然而在實(shí)際材料中，通過(guò)壓力或化學(xué)摻雜等手段壓制CDW態(tài)時(shí)，CDW和超導之間還表現出共存、協(xié)同等復雜的關(guān)系。并且在銅氧化物高溫超導體和籠目超導體CsV3Sb5中，其超導電性還存在與多重CDW態(tài)的相互交織。
團隊成員選取具有層狀結構的準一維CDW材料CuTe為研究對象，在團隊的前期研究基礎上【Phys. Rev. B 103, 134518 (2021)，Appl. Phys. Lett. 120, 151902 (2022)】，進(jìn)一步利用極低溫高壓電輸運和變溫高壓拉曼測量手段，發(fā)現壓力可以有效抑制CuTe中初始的CDW態(tài)（CDW1），并誘導出超導電性；在約6.5 GPa時(shí)CDW1態(tài)轉變?yōu)橐粋€(gè)新的CDW態(tài)（CDW2），CDW2的轉變溫度相較CDW1大幅增加。伴隨CDW1到CDW2的轉變，出現了壓力誘導的穹頂狀超導相圖并表現出異常的超導展寬。理論計算表明，CDW1起源于費米面嵌套效應，而CDW2是由電子間關(guān)聯(lián)作用驅動(dòng)。上述實(shí)驗揭示了高壓下CuTe中的新奇電子關(guān)聯(lián)效應，為理解超導與多重CDW之間復雜的相互作用提供了理想平臺。
強磁場(chǎng)中心博士后王舒陽(yáng)和博士生王慶為共同第一作者，楊昭榮研究員、郝寧研究員和陳緒亮副研究員為共同通訊作者。強磁場(chǎng)中心周永惠副研究員、安徽大學(xué)安超副教授和周穎博士為論文合作者。該項研究獲得了國家重點(diǎn)研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金等項目的資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.matt.2023.07.018
圖1. CuTe的溫度-壓力相圖。
