[论文解读] Hydrostatic pressures dependence of superconductivity in PrO0.5F0.5BiS2 superconductor

G. Selvan, M. Kanagaraj+3 more|arXiv (Cornell University)|Jul 18, 2013

Iron-based superconductors research参考文献 1被引用 4

一句话总结

本研究探讨了新型层状超导体PrO0.5F0.5BiS2中超导转变温度的压强依赖性。通过施加最高达3 GPa的静水压，作者观察到超导转变温度（Tc）以0.45 K/GPa的速率线性增加，表明外部压强或化学掺杂可增强Tc，为在该体系中设计更高Tc的超导体提供了可行路径。

ABSTRACT

In this communication, we report the temperature dependence (3 to 300K) of the electrical resistivity of BiS2 based layered PrO0.5F0.5BiS2 superconductor at ambient and hydrostatic pressure of up to 3GPa. It is observed that Tc increases with pressure at the rate of dTc/dP=0.45/GPa for PrO0.5F0.5BiS2 compound. It is envisaged that one may increase the Superconducting transition temperature (Tc) of recently discovered PrO0.5F0.5BiS2 superconductor by applying hydrostatic external or internal chemical pressure via suitable on site substitutions.

研究动机与目标

• 研究静水压对PrO0.5F0.5BiS2中超导转变温度（Tc）的影响。
• 确定外部压强或化学压强是否可增强该新发现的超导体中的Tc。
• 探讨通过压强工程调控BiS2基层状材料中超导性的潜力。
• 提供从3 K到300 K范围内，PrO0.5F0.5BiS2中电阻力率与超导行为压强依赖性的实验证据。

提出的方法

• 在3–300 K温度范围内，对PrO0.5F0.5BiS2在常压和最高3 GPa的静水压下进行了电阻力率测量。
• 采用立方砧压机配合液体介质施加静水压，以确保压强均匀传递。
• 通过分析不同压强下电阻率-温度曲线中电阻率下降的起始点，确定超导转变温度（Tc）。
• 通过分析Tc随压强增加的位移，提取Tc的压强依赖性，获得dTc/dP系数。
• 研究重点在于电阻率行为的演变，以识别超导转变及其压强敏感性。

实验结果

研究问题

• RQ1 静水压如何影响PrO0.5F0.5BiS2中超导转变温度（Tc）？
• RQ2 是否可利用外部压强增强该新发现的BiS2基超导体中的Tc？
• RQ3 PrO0.5F0.5BiS2中Tc随施加压强的变化率（dTc/dP）是多少？
• RQ4 施加静水压是否会引起结构或电子态变化，从而影响超导性？
• RQ5 通过位点取代实现的化学压强是否可模拟静水压效应，进一步提高Tc？

主要发现

• PrO0.5F0.5BiS2的超导转变温度（Tc）随施加的静水压线性增加。
• Tc随压强增加的速率为0.45 K/GPa，表明具有正压强系数。
• Tc从常压下的值升高至3 GPa静水压下的更高值。
• 电阻率数据表明，超导转变起始点随压强增加而向更高温度移动。
• 结果表明，通过施加静水压可增强Tc，为设计更高Tc超导体提供了可行路径。
• 研究结果暗示，通过同一位点的化学掺杂也可产生内应力，进一步提升Tc。