[论文解读] Strong coupling superconductivity at 8.4 K in an antiperovskite phosphide SrPt3P

T. Takayama, K. Kuwano+4 more|arXiv (Cornell University)|May 8, 2012

Thermal Expansion and Ionic Conductivity被引用 6

一句话总结

本研究报道了在反钙钛矿磷化物SrPt3P中存在强耦合s波超导性，临界温度为8.4 K。比热和霍尔电阻率测量揭示了较大的超导能隙与Tc之比（2Δ₀/kBTc ≈ 5），并提供了强电子-声子耦合的证据，表明多重能带费米面口袋可增强对低能声子的耦合。

ABSTRACT

We report the discovery of a family of ternary platinum phosphides APt3P (A = Ca, Sr and La), which crystallize in an antiperovskite-based structure closely related to that of the heavy fermion superconductor CePt3Si. All three phosphides showed superconductivity at low temperatures and the highest critical temperature Tc = 8.4 K was observed for SrPt3P. The analysis of specific heat C(T) for SrPt3P shows clear evidence for very strong coupling s-wave superconductivity with a large ratio between superconducting gap D0 and Tc, 2D0/kBTc ~ 5, and the presence of low-energy phonons. The presence of multiple Fermi surface pockets was inferred from the nonlinear magnetic field dependence of Hall resistivity, which we argue might play a role in realizing the strong coupling of charge carriers with the low lying phonons.

研究动机与目标

• 研究具有反钙钛矿结构的新一类三元铂磷化物的超导性质。
• 确定SrPt3P中超导性的本质，特别是耦合强度和配对对称性。
• 探讨电子结构和低能声子在增强电子-规范玻色子耦合中的作用。
• 通过比热和输运测量澄清该体系中强耦合的起源。

提出的方法

• 通过固相反应法合成单晶SrPt3P及其相关化合物（CaPt3P、LaPt3P）。
• 测量比热C(T)以提取超导能隙参数并确认强耦合行为。
• 在磁场下分析霍尔电阻率，以探测费米面拓扑结构和多带特性。
• 采用BCS-玻色-爱因斯坦凝聚交叉模型来解释较大的能隙比2Δ₀/kBTc ≈ 5。
• 与具有相似结构的已知重费米子超导体CePt3Si进行比较。
• 通过比热和输运数据识别低能声子。

实验结果

研究问题

• RQ1 SrPt3P中的配对对称性和耦合强度是什么？它是否表现出强耦合行为？
• RQ2 费米面特性如何影响该反钙钛矿体系中的电子-声子耦合？
• RQ3 在SrPt3P中观察到的大的超导能隙与Tc之比的起源是什么？
• RQ4 低能声子在超导配对机制中贡献了多少？
• RQ5 SrPt3P的电子结构与具有相似性的重费米子超导体CePt3Si相比如何？

主要发现

• SrPt3P在Tc = 8.4 K时表现出超导性，是APt3P（A = Ca, Sr, La）系列中最高的Tc。
• 比热数据表明2Δ₀/kBTc ≈ 5的较大比值，表明为强耦合s波超导性。
• 低能声子被确定为增强电子-规范玻色子耦合的关键因素。
• 霍尔电阻率的非线性磁场依赖性揭示了多个费米面口袋。
• 提出费米面的多带特性可介导与低能声子的强耦合。
• 该体系未表现出非传统配对的迹象，支持由强电子-声子相互作用增强的常规s波机制。