离子液体门电压诱导尖晶石氧化物 Li$_{1 \pm x}$Ti$_2$O$_{4-\delta}$ 中的两次超导体-绝缘体相变

$3d$ 电子的轨道、电荷与自旋自由度与涌现物理现象（如超导）之间的关联在过渡金属化合物中引人入胜。本文中，我们通过离子液体门电压成功调控了尖晶石氧化物 Li$_{1\pm x}$Ti$_2$O$_{4-\delta}$（LTO）的超导电性。我们建立了一个穹顶形超导相图，其中在重电子掺杂与空穴掺杂区域均揭示了两个绝缘相。空穴掺杂区的超导体-绝缘体相变（SIT）可归因于 Ti 价电子的丧失。在电子掺杂区，尽管载流子密度增加，LTO 却表现出出乎意料的 SIT 而非金属行为。此外，在正常态电阻曲线中观察到热滞回，表明为一阶相变。通过比较 LTO 与另一尖晶石氧化物超导体 MgTi$_2$O$_4$ 的输运与结构结果，以及通过第一性原理计算分析电子结构，我们推测 SIT 与热滞回源于增强的 $3d$ 电子关联与轨道有序的形成。进一步理解超导与轨道有序之间的详细相互作用将有助于揭示非常规超导配对机制。