北京高科中心陈斌研究员团队:在二维材料中发现卸压致超导增强的现象


成果简介

实现高温、室温超导是超导学术界和工业界梦寐以求的圣杯。借助高压技术,创纪录的超导转变温度165 K和203 K先后在铜氧化物和硫化氢上得以实现。但遗憾的是,压力诱导的超导现象随着压力的卸载一起消失或回到了初始的状态。北京高压科学研究中心的陈斌研究员带领的团队首次在二维材料硒化铟发现了卸压致超导增强的现象。该结果以题为“Decompression-Driven Superconductivity Enhancement in In2Se3”于7月10日发表在著名国际材料学术期刊Advanced Materials上。

图文导读

1 示意图及性能表征

高压输运性质测量组装示意图及其不同压力超导转变温度的变化

图2 单晶In2Se3在高压下的电阻率

(a)在室温下测量的In2Se3的电阻率-压力曲线。闭合和打开的符号分别表示压缩和解压缩运行中的数据。

(b)表现出半导体金属转变的代表性压力下的电阻率-温度曲线。右图所示的数字是GPa单位的压力。

【研究内容】

如何保留高压诱导的超导现象到室压条件下是一个长期存在的难题。只有把压力诱导的超导,高温超导现象保留到室压条件才能实现其实际意义上的应用。

对于此类课题的研究,北京高压科学研究中心的陈斌研究员带领的国际合作小组选择二维材料硒化铟为研究对象。“首先,层状材料的电子结构可以通过施加压力进行调控,并且压力调控获得的特性通常可以维持到较低的压力条件,这有利于将高压诱导的超导现象保存至低压甚至室压条件下”,陈斌研究员解释。

“另外,硒化铟对外界环境非常敏感,可通过改变外界环境实现其不同电子态间的转换,这有利于我们通过压力调控获得需要的超导电子态。再者,在硒化铟中,压力诱导的二维到三维的结构相变与其他二维材料不同,暗示着其电子结构在压力下的演化行为也与其他的层状过渡金属硫化物不相同,因而出现与过渡金属硫化物完全不同的超导现象”,本研究的主要完成者柯峰博士补充到。

在二维材料硒化铟中,该研究团队惊奇地发现了压力诱导的超导行为在降压过程中反而增强的现象,超导温度比升压过程中的高了近一倍,并且维持到了很低的压力。

该研究的重要意义在于,这是首次在卸压过程中发现超导增强的现象,在通常的压力诱导的超导现象中,超导转变温度会伴随压力的卸除而逐渐消失。“这一工作表明合适地选择材料,高压诱导的高温超导现象可以保持至低压甚至室压条件下,使高压超导的应用成为可能”,陈斌研究员说到。

“虽然还有很多深入的研究等着我们去发掘,这个研究至少是我们迈向室温超导的一个开始。我们相信在二维材料中有更多的惊喜等待着我们”,陈斌研究员补充到。

原文链接:http://paper.sciencenet.cn//htmlpaper/20177131151291044454.shtm

文献链接:Decompression-Driven Superconductivity Enhancement in In2Se3?(ADV MATER., 2017, DOI:10.1002/adma.201701983)

本文由材料人编辑部石小梅编辑,点我加入材料人编辑部

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