[論文レビュー] Nodal superconductivity and superconducting domes in the topological Kagome metal CsV3Sb5

Chenglong Zhao, Lu-Yun Wang+12 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2021

Topological Materials and Phenomena被引用数 78

ひとこと要約

この論文はCsV3Sb5におけるノーダル超伝導を報告し、圧力下で2つの超伝導ドームを明らかにしており、カゴメ系バナジウム化合物における非経典的結合を示唆している。

ABSTRACT

Recently superconductivity was discovered in the Kagome metal AV3Sb5 (A = K, Rb, and Cs), which has an ideal Kagome lattice of vanadium. These V-based superconductors also host charge density wave (CDW) and topological nontrivial band structure. Here we report the ultralow-temperature thermal conductivity and high pressure resistance measurements on CsV3Sb5 with Tc = 2.5 K, the highest among AV3Sb5. A finite residual linear term of thermal conductivity at zero magnetic field and its rapid increase in fields suggest nodal superconductivity. By applying pressure, the Tc of CsV3Sb5 increases first, then decreases to lower than 0.3 K at 11.4 GPa, showing a clear first superconducting dome peaked around 0.8 GPa. Above 11.4 GPa, superconductivity re-emerges, suggesting a second superconducting dome. Both nodal superconductivity and superconducting domes point to unconventional superconductivity in this V-based superconductor. While our finding of nodal superconductivity puts a strong constrain on the pairing state of the first dome, which should be related to the CDW instability, the superconductivity of the second dome may present another exotic pairing state in this ideal Kagome lattice of vanadium.

研究の動機と目的

• 超低温熱伝導を用いて CsV3Sb5 の超伝導状態を調べる。
• 外部圧力が Tc および超伝導相に与える影響を探る。
• このV系カゴメ系での超伝導が従来型か非従来型かを判断する。

提案手法

• 極低温熱伝導とその磁場依存性を測定する。
• 11 GPaを超える高圧での抵抗測定を行う。
• 熱伝導の残留線形項を同定してノーダル挙動を推定する。
• 圧力の関数として Tc を追跡し超伝導ドームを描く。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CsV3Sb5の超伝導はノーダルか完全ギャップ型か？
• RQ2 圧力を加えると Tc と超伝導状態はどう変わるか？
• RQ3 圧力下で複数の超伝導ドームが現れるか、そしてそれが対形成機構に何を示唆するか？
• RQ4 CsV3Sb5 における超伝導と CDW 不安定性の関係は何か？

主な発見

• CsV3Sb5 はゼロ場で熱伝導の有限な残留線形項を示し、場による急速な増加はノーダル超伝導を示唆する。
• Tc は 2.5 K に達し、AV3Sb5化合物の中で最高である。
• 圧力下で Tc は最初に上昇し、11.4 GPa で 0.3 K 未満へ減少する。最初の超伝導ドームは 0.8 GPa 付近がピーク。
• 11.4 GPa を超えると超伝導が再出現し、二つ目の超伝導ドームを示す。