高熵合金超导体 Hf-Nb-Sc-Ti-Zr 中 Tc 的提升

本次调查探讨了高熵合金 (HEA) Hf-Nb-Sc-Ti-Zr 系统的超导性能，结果显示正交晶体相 (bcc) 的 Tc 高于典型的五元 bcc 高熵合金。在 Hf$_{10}$Nb$_{25}$Sc$_{25}$Ti$_{20}$Zr$_{20}$、Hf$_{5}$Nb$_{45}$Sc$_{20}$Ti$_{15}$Zr$_{15}$ 和 Hf$_{5}$Nb$_{45}$Sc$_{10}$Ti$_{5}$Zr$_{35}$ 系统中，valence electron concentration per atom、晶格应变以及部分或不存在的 eutectic 相是较低烘焙温度下的特征。在所有系统中，600$^{\circ}$C 下的烘焙均导致 eutectic 区域快速扩张。各系统的 Tc 随烘焙温度从 400$^{\circ}$C 提升至 600$^{\circ}$C 而显著增加，最高值在 Hf$_{5}$Nb$_{45}$Sc$_{10}$Ti$_{5}$Zr$_{35}$ 样品于 800$^{\circ}$C 烘焙时达到 9.93 K。几乎所有样品都可归类为强耦合超导体。在 Hf$_{5}$Nb$_{45}$Sc$_{10}$Ti$_{5}$Zr$_{35}$ 系统中，600$^{\circ}$C 烘焙的样品在 4.2 K 时 4 T、2 K 时 6 T 的临界电流密度 $J_\mathrm{c}$ 超过实用阈值的 $10^{5}$ A/cm$^{2}$。这种升高的 $J_\mathrm{c}$ 归因于显著的晶格应变和相不稳定性。通过比热数据分析检验了 Hf-Nb-Sc-Ti-Zr 系统中增强 $T_\mathrm{c}$ 的机制，结果表明，由热烘焙引起的 eutectic 区域扩张在提升 $T_\mathrm{c}$ 中发挥关键作用。