[論文レビュー] Reversible tuning of superconductivity in pressurized qausi-one-dimensional A2Cr3As3 (A=K and Rb)

Zhe Wang, Vladimir Sidorov+11 more|arXiv (Cornell University)|Feb 15, 2015

Iron-based superconductors research参考文献 5被引用数 5

ひとこと要約

本研究は、静水圧および一軸圧力を加えた場合の準一次元 A2Cr3As3 (A=K, Rb) における超伝導の逆転可能な抑制を調査する。両方の圧力タイプが Tc を低下させることを示し、特に一軸圧力のほうが効果的である。圧力を解除した後、Tc が完全に回復することから、弾性格子チューニングであることが示された。Cr3As3鎖内の Cr–Cr 結合距離および結合角が Tc を制御する主要な構造的パラメータであることが特定され、本来の K2Cr3As3 は最適な超伝導特性を示している。

ABSTRACT

In-situ hydrostatic and uniaxial high pressure studies were performed on recently discovered CrAs-based qausi-one-dimensional superconductors A2Cr3As3 (A=K and Rb). The established Pressure-Temperature phase diagram in this study clearly demonstrates that either hydrostatic pressure or uniaxial pressure globally suppresses the superconducting transition temperature (Tc), and the latter is more effective than the former. Interestingly, in the same hydrostatic pressure environment, the suppressing rate of Tc in Rb2Cr3As3 is nearly twice as that of K2Cr3As3. Significantly, the reduced Tc in these superconductors can fully recover to its ambient-pressure value after the applied pressure is entirely released. Our results suggest that the bonding distance and angle between Cr-Cr in the Cr3As3 chains are the key factor in determining Tc and that the optimal lattice for superconductivity is hosted in the pristine K2Cr3As3.

研究の動機と目的

• 準一次元 A2Cr3As3 (A=K, Rb) における超伝導転移温度 (Tc) の圧力依存的挙動を調査すること。
• 静水圧と一軸圧力が Tc の低下に与える影響を比較すること。
• 圧力を解除した際に Tc の低下が逆転可能かどうかを確認すること。
• 特に Cr–Cr 結合距離および角度といった構造的パラメータが超伝導特性をどのように制御するかを特定すること。

提案手法

• 抵抗率および磁化率測定法を用いて、立方体アンビルプレスを用いた in-situ 静水圧高圧測定を実施した。
• 一軸圧力を、特注のアンビルシステムを用いて印加し、異方的格子効果を調査した。
• Tc の変化を追跡するために、圧力依存の抵抗率および磁化率を測定した。
• K2Cr3As3 および Rb2Cr3As3 について、さまざまな圧力条件下での圧力-Tc 相図を構築した。
• Tc の低下率と関連して、構造的パラメータ（Cr–Cr 距離および角度）を相関させた。
• 圧力を完全に解除した後、Tc が常圧値に回復するかをテストして、Tc の可逆性を検証した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 静水圧が K2Cr3As3 および Rb2Cr3As3 の超伝導転移温度 (Tc) にどのように影響するか？
• RQ2 一軸圧力は静水圧に比べて、Tc の低下をどれほどより効果的に引き起こすか？
• RQ3 圧力を解除した際に、Tc の低下が逆転可能か？
• RQ4 Cr3As3 鏈内のどの構造的パラメータが Tc の低下の大きさを制御しているか？
• RQ5 同じ静水圧条件下で、Rb2Cr3As3 の Tc の低下率が K2Cr3As3 のほぼ2倍であるのはなぜか？

主な発見

• 一軸圧力は、K2Cr3As3 および Rb2Cr3As3 の両方において、静水圧よりも Tc の低下をより効果的に引き起こす。
• 同じ静水圧条件下で、Rb2Cr3As3 の Tc は、K2Cr3As3 のほぼ2倍の割合で低下する。
• 圧力を完全に解除した後、Tc は常圧時の値に完全に回復し、逆転可能で弾性的格子チューニングであることが示された。
• Cr3As3 鏈内の Cr–Cr 結合距離および結合角が、Tc を制御する主な構造的要因であることが特定された。
• 本来の K2Cr3As3 は、Tc の低下率が最も遅いため、超伝導に最適な格子配置を有している。
• 結果から、これらの材料における超伝導は、特に Cr3As3 鏈の幾何学的歪みに対して極めて感受性が高く、格子歪みが主要因であることが示唆された。