[論文レビュー] Pressure-induced superconductivity in topological type II Dirac semimetal NiTe2

Tao Li, Ke Wang+11 more|arXiv (Cornell University)|Nov 17, 2019

Topological Materials and Phenomena被引用数 6

ひとこと要約

本研究では、トポロジカルなタイプIIディラック半金属である多結晶および単結晶NiTe2における圧力誘起超伝導を調査した。超伝導は12 GPaで出現し、臨界温度（Tc）は3.7 Kに達する。圧力が増加するに従い、Tcは52.8 GPaで最大値6.4 Kに達する。これは、特にMoPと比較した場合、トポロジカル超伝導の可能性を示唆している。

ABSTRACT

Very recently, NiTe2 has been reported to be a type II Dirac semimetal with Dirac nodes near the Fermi surface. Furthermore, it is unveiled that NiTe2 presents the Hall Effect, which is ascribed to orbital magnetoresistance. The physical properties behavior of NiTe2 under high pressure attracts us. In this paper, we investigate the electrical properties of polycrystalline NiTe2 by application of pressure ranging from 3.4GPa to 54.45Gpa. Superconductivity emerges at critical pressure 12GPa with a transition temperature of 3.7K, and Tc reaches its maximum, 6.4 K, at the pressure of 52.8GPa. Comparing with the superconductivity in MoP, we purposed the possibility of topological superconductivity in NiTe2. Two superconductivity transitions are observed with pressure increasing in single crystal.

研究の動機と目的

• 高圧下におけるNiTe2の電気的輸送特性、特に超伝導の出現を調査すること。
• 多結晶および単結晶試料における超伝導転移温度（Tc）の圧力依存性を特定すること。
• MoPとの比較を通じて、NiTe2におけるトポロジカル超伝導の可能性を評価すること。
• トポロジカルな電子構造が、圧力下での超伝導の発現に果たす役割を調査すること。

提案手法

• 多結晶NiTe2における高圧電気抵抗測定を、最大54.45 GPaまで立方ブリッスル圧力セルを用いて実施した。
• 単結晶NiTe2を用いて、圧力上昇に伴う超伝導転移を観測し、複数の転移の検出を可能にした。
• 圧力を立方ブリッスル装置を用いて印加し、抵抗率を圧力および温度の関数としてモニタリングした。
• 臨界温度（Tc）は、抵抗率がゼロに低下し始める点から抽出した。
• NiTe2におけるトポロジカル超伝導の可能性を評価するために、MoPとの比較分析を実施した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 NiTe2において高圧下で超伝導はどの圧力で出現するか？
• RQ2 多結晶NiTe2における超伝導転移温度（Tc）は、圧力が上昇するに従ってどのように変化するか？
• RQ3 単結晶NiTe2において圧力下で複数の超伝導転移が観測されるか？
• RQ4 NiTe2のトポロジカル特性と超伝導の出現との関係は何か？
• RQ5 MoPとの比較によって示唆されるように、NiTe2はトポロジカル超伝導を実現する可能性があるか？

主な発見

• 多結晶NiTe2では、臨界圧力12 GPaで超伝導が出現し、転移温度（Tc）は3.7 Kに達する。
• Tcは圧力とともに増加し、52.8 GPaで最大値6.4 Kに達する。
• 圧力上昇に伴い、単結晶NiTe2で2つの明確な超伝導転移が観測され、複数の超伝導ギャップまたは相の存在を示唆している。
• 特に高圧下での高いTcを示すNiTe2の観察された超伝導的挙動は、MoPと同様にトポロジカル超伝導の可能性を示唆している。
• Fermi準位付近のディラックノードの存在およびNiTe2における軌道磁気抵抗効果は、そのトポロジカル特性を支持しており、これが超伝導状態の安定化に寄与している可能性がある。