拓扑半金属 Mo5Si3 中掺杂诱导的超导电性

拓扑材料的化学掺杂可能为实拓扑超导电性提供一条可行途径。然而,目前已知的所有此类案例都基于硫族化物。在此我们报道了在具有四方结构的拓扑半金属 Mo$_{5}$Si$_{3}$ 中由Re掺杂诱导的超导电性的发现。在 Mo$_{5-x}$Re$_{x}$Si$_{3}$ 中Re对Mo的部分替代导致晶胞各向异性收缩,直至约 $x$ = 2 的固溶度极限。在较宽的掺杂范围(0.5 $\leq$ $x$ $\leq$ 2)内,这些硅化物被发现为具有完全各向同性能隙的弱耦合超导体。$T_{\rm c}$ 随 $x$ 从1.67 K单调增加至5.78 K,后者是同结构类型超导体中的最高值。$T_{\rm c}$ 的这一趋势与价电子数目的变化密切相关,主要归因于电子-声子耦合的增强。此外,能带结构计算揭示超导 Mo$_{5-x}$Re$_{x}$Si$_{3}$ 表现出以 $Z_{2}$ 不变量(1;000)或(1;111)(取决于Re掺杂水平)为特征的非平庸能带拓扑。我们的结果表明过渡金属硅化物是探索候选拓扑超导体的肥沃土壤。