应力诱导的结构、磁序变化及超导性在铁磁拓扑绝缘体MnBi8Te13中的发展

我们报告了对MnBi8Te13应力诱导磁性演化及超导性（SC）发展的全面研究。该物质是一种在常压下表现为铁磁（FM）的拓扑绝缘体候选材料。通过采用高压电导率、磁阻、直流磁化抗力和X射线衍射测量，我们构建了详细的温度-压力相图。在常压下，MnBi8Te13表现出沿c轴方向的铁磁有序（easy-axis），该有序在压力下逐渐抑制，并被抗磁（AFM）有序取代。密度泛函理论计算预测在约5 GPa处发生从FM向G型AFMg2相的演变。在16.6 GPa以上，出现bulk SC态，最高转变温度约为6.8 K，经电导率和磁化抗力测量确认。这种应力诱导的SC可能与另一个AFM dome共存，后者在输运数据中显示出弱异常。相较之下，我们对MnBi6Te10的工作在40 GPa下未发现SC。事实上，与MnBi8Te13不同，n<3的MnBi2Te4(Bi2Te3)n化合物未表现出SC，这突显了Mn浓度在稳定SC方面的关键作用。观察到MnBi8Te13中的应力诱导的FM-AFM-SC相变不仅将其确立为一种罕见的基于Mn的SC材料，也为研究相关磁性材料中磁性、SC及潜在的非平凡能带拓扑性相互作用提供了平台。