[논문 리뷰] Pressure-induced superconductivity in topological type II Dirac semimetal NiTe2

Tao Li, Ke Wang외 11명|arXiv (Cornell University)|2019. 11. 17.

Topological Materials and Phenomena인용 수 6

한 줄 요약

이 연구는 위상적 유형 II 디랙 반금속인 다결정 및 단결정 NiTe2에서 압력에 의한 초전도성의 발생을 조사한다. 초전도성은 12 GPa에서 나타나며 임계온도(Tc)가 3.7 K이며, 52.8 GPa에서 최대 6.4 K에 도달한다. 이는 특히 MoP와의 비교를 통해 위상적 초전도성의 가능성을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 고압 조건에서 NiTe2의 전기적 운반성질을 탐구하고, 특히 초전도성의 발생을 조사한다.
• 다결정 및 단결정 샘플에서 초전도 전이 온도(Tc)의 압력 의존성을 규명한다.
• MoP의 거동와의 비교를 통해 NiTe2에서의 위상적 초전도성 가능성을 평가한다.
• 위상적 전자 구조가 고압에서 초전도성 발생에 미치는 역할을 조사한다.

제안 방법

• 54.45 GPa까지의 고압 전기 저항 측정을 다결정 NiTe2에서 삼각 압축기로 수행하였다.
• 단결정 NiTe2를 사용하여 압력 증가에 따라 초전도 전이를 관찰하였으며, 다중 전이의 탐지가 가능하였다.
• 압력은 삼각 압축 장치를 통해 가해졌으며, 저항은 압력과 온도의 함수로 모니터링되었다.
• 임계온도(Tc)는 저항이 0으로 떨어지기 시작하는 시점에서 추출되었다. 이는 초전도 전이를 나타낸다.
• NiTe2에서의 위상적 초전도성 가능성을 평가하기 위해 MoP와의 비교 분석을 수행하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 고압에서 NiTe2에서 초전도성이 어느 압력에서 나타나는가?
• RQ2 다결정 NiTe2에서 초전도 전이 온도(Tc)는 압력 증가에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ3 압력 하에서 단결정 NiTe2에서 다중 초전도 전이가 관찰되는가?
• RQ4 NiTe2의 위상적 성질과 초전도성 발생 간의 관계는 무엇인가?
• RQ5 MoP와의 비교에 따라 제기된 바와 같이 NiTe2는 위상적 초전도성을 가질 수 있는가?

주요 결과

• 다결정 NiTe2에서 초전도성이 임계 압력 12 GPa에서 나타나며, 전이 온도(Tc)는 3.7 K이다.
• Tc는 압력 증가에 따라 증가하여 52.8 GPa에서 최대값 6.4 K에 도달한다.
• 압력 증가에 따라 단결정 NiTe2에서 두 개의 별도된 초전도 전이가 관찰되어, 다중 초전도 갭 또는 다중 상의 가능성을 시사한다.
• 특히 고압에서의 높은 Tc를 고려할 때, NiTe2의 관측된 초전도 성질은 MoP와 유사하게 위상적 초전도성의 가능성을 시사한다.
• Fermi 표면 근처에 존재하는 디랙 노드와 NiTe2의 궤도 자기저항 효과는 그 위상적 성질을 뒷받침하며, 이는 초전도 상태의 안정화에 기여할 수 있다.