南京大学聂越峰团队Phys. Rev. Lett.: La3-xSrxNi2O7-δ薄膜中的超导穹顶

非常规超导体的一个决定性特征在于其复杂的相图：在掺杂依赖的超导穹顶附近，存在着多种相互竞争的序，包括赝能隙、反铁磁序、奇异金属和密度波序。尽管数十年来对作为模型体系的高超导临界温度（T_c）铜氧化物进行了广泛研究，但这些竞争序的涨落及其与超导相的相互作用仍然难以捉摸。

最近在高压下发现的Ruddlesden-Popper型镍酸盐（R_n+1Ni_nO_3n+1，R = 稀土元素）中的高T_c超导电性，以及通过薄膜中的外延压应变使其在常压下得以稳定，为阐明这些未解问题建立了一个全新的试验平台。通过压缩应变外延薄膜实现的常压超导，为La₃Ni₂O₇提供了一个易于采用多种表征技术进行研究的平台，从而促进了对高温超导的探索。

在此研究中，作者通过同步调控Sr掺杂量与氧含量，系统绘制了压缩应变La_3−xSr_xNi₂O_7−δ薄膜的相图，并揭示了其超导穹顶及电子-空穴交叉行为。T_c恰好对应于霍尔系数（R_H）的异常符号变化，这一现象与电子掺杂铜氧化物中的情形相似，可能预示着费米面重构。在超导穹顶区域之外，还观测到了ln 1/T绝缘区域和T线性电阻率区域，这些特征与铜氧化物及无限层镍酸盐中观察到的行为类似。这项研究工作揭示了T_c与R_H之间的穹顶状关联，为理解镍酸盐体系中的非常规超导电性建立了一个关键框架。

图3. La_2.79Sr_0.21Ni₂O₇薄膜电输运性质的T-R_H相图

图4. La_3-xSr_xNi₂O_7-δ薄膜中的超导穹顶

【相关文献】