[论文解读] Nodal superconductivity and superconducting domes in the topological Kagome metal CsV3Sb5

Chenglong Zhao, Lu-Yun Wang+12 more|arXiv (Cornell University)|Feb 16, 2021

Topological Materials and Phenomena被引用 78

一句话总结

本文报道 CsV3Sb5 的节点性超导性，并揭示在压力下存在两个超导穹，表明该钒基 Kagome 材料中的非传统配对。

ABSTRACT

Recently superconductivity was discovered in the Kagome metal AV3Sb5 (A = K, Rb, and Cs), which has an ideal Kagome lattice of vanadium. These V-based superconductors also host charge density wave (CDW) and topological nontrivial band structure. Here we report the ultralow-temperature thermal conductivity and high pressure resistance measurements on CsV3Sb5 with Tc = 2.5 K, the highest among AV3Sb5. A finite residual linear term of thermal conductivity at zero magnetic field and its rapid increase in fields suggest nodal superconductivity. By applying pressure, the Tc of CsV3Sb5 increases first, then decreases to lower than 0.3 K at 11.4 GPa, showing a clear first superconducting dome peaked around 0.8 GPa. Above 11.4 GPa, superconductivity re-emerges, suggesting a second superconducting dome. Both nodal superconductivity and superconducting domes point to unconventional superconductivity in this V-based superconductor. While our finding of nodal superconductivity puts a strong constrain on the pairing state of the first dome, which should be related to the CDW instability, the superconductivity of the second dome may present another exotic pairing state in this ideal Kagome lattice of vanadium.

研究动机与目标

• 利用极低温热导率研究 CsV3Sb5 的超导态。
• 探究外加压力如何影响 Tc 与超导相。
• 判断该基于钒的 Kagome 系统中的超导性是常规还是非常规。

提出的方法

• 测量极低温热导率及其场依赖性。
• 进行高压电阻测量，压力达到 11 GPa 以上。
• 在热导率中识别残余线性项以推断节点行为。
• 随压力跟踪 Tc 以绘制超导穹的分布。

实验结果

研究问题

• RQ1 CsV3Sb5 的超导性是节点型还是完全能隙型？
• RQ2 施加压力如何改变 Tc 与超导态？
• RQ3 在压力下是否出现多个超导穹，它们对配对机制有何含义？
• RQ4 CsV3Sb5 的超导性与 CDW 不稳定性之间的关系是什么？

主要发现

• CsV3Sb5 在零场下热导率存在有限的残余线性项，且在场诱导下迅速上升，表明节点性超导性。
• Tc 达到 2.5 K，为 AV3Sb5 化合物中最高值。
• 在压力下，Tc 先增大，随后降至 11.4 GPa 时低于 0.3 K，提示出现第一个超导穹（峰值在约 0.8 GPa 附近）。
• 在 11.4 GPa 以上，超导性重新出现，表明第二个超导穹。