[論文レビュー] Pressure-induced superconductivity in polycrystalline La3Ni2O7

Gang Wang, Ningning Wang+16 more|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2023

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 22被引用数 18

ひとこと要約

本研究は、ポリクリスタリン La3Ni2O7 における圧力誘起超伝導を報告し、9 GPa で 6.6 K 未満で零抵抗を達成し、14.5 GPa で Tc が 35.6 K に上昇することを示し、高圧下での超伝導を確認した。

ABSTRACT

We synthesized polycrystalline La3Ni2O7 samples by using the sol-gel method without post-annealing under high oxygen pressure, and then measured temperature-dependent resistivity under various hydrostatic pressures up to 14.5 GPa in a cubic anvil cell apparatus. We find that the density-wave-like anomaly in resistivity is progressively suppressed with increasing pressure and the resistivity drop corresponding to the onset of superconductivity emerges at pressure as low as 7 GPa. Zero resistivity is achieved at 9 GPa below 6.6 K, which increases quickly with pressure to 35.6 K at 14.5 GPa. The observation of zero-resistance state in the polycrystalline La3Ni2O7 samples under high pressures not only corroborates the recent report of superconductivity in the pressurized La3Ni2O7 crystals but also facilitates further studies on this emerging family of nickelate high-Tc superconductors.

研究の動機と目的

• ニッケレート型ラッドルズデン–Popper 相における高圧下の超伝導の探索を動機づける。
• 水平方向? 静水圧力が抵抗異常と超伝導の出現にどう影響するかを調査する。
• ポリクリスタリン La3Ni2O7 が高圧下で零抵抗状態を示すかを確立する。
• 圧力下の La3Ni2O7 晶体の超伝導報告を、ポリクリスタルサンプルを用いて裏付ける。

提案手法

• 高酸素圧下で後焼成を行わず、ソルゲル法によりポリクリ스타リン La3Ni2O7 を合成する。
• 立方砲級セルで最大 14.5 GPa までの静水圧力下で温度依存的抵抗を測定する。
• 圧力の増加とともに密度波様抵抗異常の抑制を同定する。
• 圧力上昇に伴う抵抗低下と零抵抗状態から超伝導の発現を特徴づける。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 静水圧は La3Ni2O7 における密度波様抵抗異常を抑制するか？
• RQ2 ポリクリスタリン La3Ni2O7 で超伝導はどの圧力で出現し、Tc は圧力とともにどう進化するか？
• RQ3 高圧下でポリクリスタリン La3Ni2O7 に零抵抗状態は達成可能か、その温度依存性は？
• RQ4 圧力下の La3Ni2O7 晶体観測の超伝導をポリクリスタルサンプルは裏付けるか？

主な発見

• 密度波様抵抗異常は圧力の増加とともに徐々に抑制される。
• 超伝導の出現は 7 GPa という低圧力でも現れる。
• 9 GPa で 6.6 K 未満で零抵抗を達成。
• Tc は圧力とともに急速に増加し、14.5 GPa で 35.6 K に達する。