[論文レビュー] Observation of high-temperature superconductivity in the high-pressure tetragonal phase of La2PrNi2O7-δ

Gang Wang, Ningning Wang+15 more|arXiv (Cornell University)|Nov 14, 2023

Magnetic and transport properties of perovskites and related materials被引用数 11

ひとこと要約

本論文は、La2PrNi2O7-δの高圧四方晶I4/mmm相が約10 GPaを超えると高温超伝導を示すことを報告し、15 GPaでTc_onsetが78.2 K、Tc_zeroが40 Kである。これは関連化合物の直交相と区別される。これにより超伝導機構を探索するためのカプレット様対称性を持つ新しいニッケレートプラットフォームが提供される。

ABSTRACT

The recent discovery of high-temperature superconductivity in the Ruddlesden-Popper phase La3Ni2O7 under high pressure marks a significant breakthrough in the field of 3d transition-metal oxide superconductors. For an emerging novel class of high-Tc superconductors, it is crucial to find more analogous superconducting materials with a dedicated effort toward broadening the scope of nickelate superconductors. Here, we report on the observation of high-Tc superconductivity in the high-pressure tetragonal I4/mmm phase of La2PrNi2O7 above ~10 GPa, which is distinct from the reported orthorhombic Fmmm phase of La3Ni2O7 above 14 GPa. For La2PrNi2O7, the onset and the zero-resistance temperatures of superconductivity reach Tconset = 78.2 K and Tczero = 40 K at 15 GPa. This superconducting phase shares the samilar structural symmetry as many cuprate superconductors, providing a fresh platform to investigate underlying mechanisms of nickelate superconductors.

研究の動機と目的

• 高圧下でカプレット様の構造対称性を持つニッケレート超電導体の探索を促進する。
• La2PrNi2O7-δにおける超伝導を示し、圧力と相挙のマップを作成する。
• 高圧下の四方晶相を、関連するニッケレートの既知の相と比較して、構造が超伝導性に与える影響を理解する。

提案手法

• 10 GPaを超える高圧合成/測定を行い、四方晶I4/mmm相の安定化を図る。
• 導電性輸送測定により onset と zero-resistance 温度を同定する。
• 相対称性を決定し、超伝導性との関係を把握するための構造特性評価。
• La3Ni2O7の直交Fmmm相との比較を行い、相依存の超伝導性を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高圧下の四方晶対称性の下で、La2PrNi2O7-δにおける高温超伝導を安定化できるか。
• RQ2 この相の圧力依存での onset および zero-resistance 温度はいくつか。
• RQ3 この四方晶相はニッケレートにおけるカプレット様超伝導性とどのように関連するか。
• RQ4 この相は高圧で観察されるLa3Ni2O7の直交相とどのように比較されるか。

主な発見

• 約10 GPaを超える高圧四方晶I4/mmm相のLa2PrNi2O7-δに超伝導を観測。
• 15 GPaで Tc_onset = 78.2 K かつ Tc_zero = 40 K。
• この超伝導相は多くのカプレット超伝導体に類似した構造対称性を共有する。
• この相は14 GPaを超えた時に現れるLa3Ni2O7の直交Fmmm相とは異なる。
• 本研究はLa2PrNi2O7-δをニッケレート超伝導体とその機構を研究する新しいプラットフォームとして強調している。