压力下准一维超导体K2Mo3As3的超导再进入的发现

近些年人们合成出了准一维的超导材料X2Y3As3 (X=Na, K, Rb, Cs; Y=Cr,Mo),这些材料在常压下具有超过Pauli极限的上临界场和大的电子比热系数，显示出了其强的电子关联特性，是研究非传统超导机理的理想材料。对于Cr-233超导体来说，晶胞越小，Tc越高；而对于Mo-233超导体来说，晶胞越小，Tc则越低。压力是改变晶格尺寸的有效研究方法，我们通过原位加压测量电阻的方法对K2Mo3As3开展了深入研究，发现其Tc随压力的升高而下降，在10GPa左右超导电性消失。继续加压，超导在18GPa重新出现，并且其Tc先随压力升高而升高，然后在25-40GPa后基本保持不变（图1a），最后随压力升高而稍稍下降。通过高压原位XRD的研究发现， K2Mo3As3在0-50GPa没有发生结构相变（图2），只是c方向的晶格参数随压力的增加变化异于寻常（图1b）。晶格参数c先随压力的升高而减小，然后在10GPa左右随压力的升高而变大，然后又在18GPa左右随压力升高而下降。这些拐点和Tc变化的拐点正对应。造成c方向这样变化的原因在于样品是针状的，在一定的压力下其垂直和竖直方向的杨氏模量不同所致。 通过第一性原理计算发现K2Mo3As3的三个电子轨道，即dz2，px，py的波函数的分量态密度随压力的变化与Tc和晶格参数c随压力的变化对应得很好（图1c），这意味着这些轨道电子对超导电性的呈现起到了关键作用。通过对两个超导相上临界场测量发现，第二个超导相的上临界场小于Pauli极限，而第一个超导相的上临界场则大于Pauli极限，所以在K2Mo3As3中所发现的压致第二个超导相不同于其常压超导相。相关工作发表在【Phys. Rev. Mater. 5, L021801 (2021)】上。