BiS₂ 基超导体 Sr₁₋ₓLaₓFBiS₂ 中电子掺杂诱导的绝缘体-超导体转变
超导电性
2015-06-18 v1 材料科学
摘要
利用系统合成的多晶样品，研究了电子掺杂对 BiS₂ 基超导体 Sr₁₋ₓLaₓFBiS₂（0 ≤ x ≤ 0.6）的影响。母体化合物是具有 BiS₂ 层的能带绝缘体，通过 La 替代 Sr 可容纳电子载流子，反映 Bi 6p 轨道占据数变化的 X 射线吸收谱证实了这一点。随着载流子浓度增加，电阻率逐渐下降，当 x ≥ 0.45 时出现不良金属态，并在约 3 K 以下显现体超导电性。T_c 值随 x 从 0.6 减小至 0.45 而逐渐升高，并在临界浓度 x ∼ 0.4 处立即降至零，导致对载流子密度高度敏感的绝缘体-超导体转变。热力学测量进一步揭示，随着接近绝缘相，超导耦合强度可能增强。所获得的超导相图与先前报道的 R O₁₋ₓFₓBiS₂（R：稀土离子）的宽阔穹顶形超导相显著不同，表明阻挡层对超导电性有强烈影响。相反，所有这些特征与在锂插层 ZrNCl 超导体中观察到的相似，只是后者临界电子浓度低至 6%。对于本超导体，值得注意的是，霍尔效应测量表明正常态中存在空穴型载流子。提供 BiS₂ 层刚性带掺杂相图的 Sr₁₋ₓLaₓFBiS₂ 体系，将是源自掺杂层状能带绝缘体、同时具有空穴型和电子型费米面的超导电性的另一个原型范例。
引用
@article{arxiv.1311.5117,
title = {Insulator-to-Superconductor Transition upon Electron Doping in a BiS$_{2}$-Based Superconductor Sr$_{1-x}$La$_{x}$FBiS$_{2}$},
author = {H. Sakai and D. Kotajima and K. Saito and H. Wadati and Y. Wakisaka and M. Mizumaki and K. Nitta and Y. Tokura and S. Ishiwata},
journal= {arXiv preprint arXiv:1311.5117},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 8 figures, accepted for publication in J. Phys. Soc. Jpn