具有強鐵電結構相變與超導躍遷特性之拓樸半金屬

 

刊登日期:2024/2/5
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大阪大學與名古屋大學、岡山大學發表在鍶(Sr)、金(Au)、鉍(Bi)所合成之拓樸半金屬中,實現了類似強鐵電相變的極性–非極性構造相變與超導之雙重現象。研究團隊表示,這項發現可望應用於量子電腦的超導元件等創新電子設備。

研究團隊成功合成了由Sr、Au、Bi組成之半金屬SrAuBi單晶,並在214 K觀察到極性–非極性結構相變,以及在2.4 K觀察到了超導躍遷。SrAuBi是由Sr2+構成之三角形晶格層與Au-Bi構成之蜂巢狀晶格積層而成的結構,當蜂巢晶格層在214 K以下產生變形時,會形成空間反轉對稱性被破壞的極性構造。

研究團隊在面內(In-plane)與面外(Out of plane)方向之間施加外部磁場,並進行了至0.2 K左右極低溫度的超導轉變溫度變化測量,且在面外磁場方面,確認實現了超越既有超導體所期待之包立順磁極限(Pauli Paramagnetic Limit)的5T超導臨界磁場。

此外,由於臨界電流對於晶體厚度的依賴性脫離了總體超導,顯示出表面超導的存在,可推論超過包立順磁極限的臨界磁場可能是由拓樸表面狀態的超導性所引起,或者由於強烈的自旋軌道相互作用而產生之Rashba-type能帶結構所造成。研究團隊表示,SrAuBi具有成為展現新磁場反應之超導自旋電子的潛力,並可望實現來自極性結構的拓樸超導性,並應用於量子電腦元件用途。


資料來源: https://engineer.fabcross.jp/archeive/240109_nagoyauniv.html
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