[논문 리뷰] Pressure-induced superconductivity in polycrystalline La3Ni2O7

Gang Wang, Ningning Wang외 16명|arXiv (Cornell University)|2023. 09. 29.

Physics of Superconductivity and Magnetism참고 문헌 22인용 수 18

한 줄 요약

이 연구는 다결정 La3Ni2O7에서 압력에 의한 초전도성을 보고하며, 9 GPa에서 6.6 K 미만에서 영저항을 달성하고 14.5 GPa에서 Tc가 35.6 K까지 상승하는 것을 보여주어 고압에서의 초전도성을 확인한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 고압 하에서 니켈레이트 Ruddlesden–Popper 상에서의 초전도성 탐구를 촉진한다.
• 등방성 압력이 저항률 이상현상과 초전도성의 출현에 어떻게 영향을 미치는지 조사한다.
• 다결정 La3Ni2O7이 고압에서 영저항 상태를 나타내는지 여부를 확립한다.
• 다결정 샘플을 이용해 가압된 La3Ni2O7 결정에서의 초전도성에 관한 최근 보고를 뒷받침한다.

제안 방법

• 고산소 압력에서 후열처리 없이 솔-젤 방법으로 다결정 La3Ni2O7를 합성한다.
• 입방 압배치에서 최대 14.5 GPa까지의 등방성 압력 하에서 온도 의존적 저항률을 측정한다.
• 압력이 증가함에 따라 밀도파형 저항 이상현상의 억제를 확인한다.
• 압력이 증가함에 따라 저항의 감소와 영저항 상태를 통해 초전도성의 시작을 특징짓는다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 La3Ni2O7에서 등방성 압력이 밀도파형 저항 이상현상을 억제하는가?
• RQ2 다결정 La3Ni2O7에서 초전도성이 언제 나타나고 Tc가 압력에 따라 어떻게 변하는가?
• RQ3 고압에서 다결정 La3Ni2O7에서 영저항 상태를 달성할 수 있으며 그 온도 의존성은 어떠한가?
• RQ4 다결정 샘플이 가압된 La3Ni2O7 결정에서 관찰된 초전도성을 확인해주는가?

주요 결과

• 밀도파형 저항 이상현상은 압력이 증가함에 따라 점진적으로 억제된다.
• 초전도성 발현은 7 GPa 수준의 압력에서도 나타난다.
• 9 GPa에서 6.6 K 미만의 온도에서 영저항이 달성된다.
• Tc는 압력에 따라 급격히 증가하여 14.5 GPa에서 35.6 K에 이른다.