[论文解读] Pressure-induced superconductivity in polycrystalline La3Ni2O7

Gang Wang, Ningning Wang+16 more|arXiv (Cornell University)|Sep 29, 2023

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 22被引用 18

一句话总结

该研究报道多晶 La3Ni2O7 在压力下的超导性，在 9 GPa 时抵抗率为零，低于 6.6 K，Tc 在 14.5 GPa 提升至 35.6 K，证实在高压下的超导性。

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.

研究动机与目标

• 在高压下推动镍酸盐 Ruddlesden–Popper 相系中超导性的探索。
• 研究静水压力如何影响电阻率异常和超导性的出现。
• 确定在高压下多晶 La3Ni2O7 是否表现出零电阻态。
• 用多晶样品复核压力下 La3Ni2O7 晶体的近来关于超导性的报道。

提出的方法

• 在高氧压下通过溶胶-凝胶法合成多晶 La3Ni2O7，且不进行后退火。
• 在立方压砧装置中，在高静水压下测量温度依赖的电阻率，压力高达 14.5 GPa。
• 随着压力增加，识别密度波样电阻率异常的抑制。
• 从电阻下降和压力增大时的零电阻态来表征超导性的起始。

实验结果

研究问题

• RQ1 静水压力是否抑制 La3Ni2O7 中的密度波样电阻率异常？
• RQ2 在多晶 La3Ni2O7 中，超导性在哪些压力下出现，Tc 如何随压力演化？
• RQ3 在高压下多晶 La3Ni2O7 是否能够实现零电阻态，其温度依赖性如何？
• RQ4 多晶样品是否能证实在受压 La3Ni2O7 晶体中观察到的超导性？

主要发现

• 密度波样电阻率异常随着压力的增加而逐步被抑制。
• 超导性在低至 7 GPa 的压力下出现。
• 在 9 GPa 时低于 6.6 K 实现零电阻。
• Tc 随压力迅速增加，在 14.5 GPa 达到 35.6 K。