氢浓度梯度工程的铁基超导体中非互易电荷输运
材料科学
2026-03-10 v1
摘要
空间反演对称性的破缺在凝聚态物质中会引发诸如铁电性、压电性、自旋动量锁定及非互易响应等有趣的物理特性。我们提出，浓度梯度——这通常作为长缓慢化时间的非平衡态在固体中持续存在——可作为反演对称性破缺的通用平台。我们在经优化的顶点化反应制备的氢掺杂 SmFeAsO (Sm1111:H) 超导体薄膜中引入深度氢浓度梯度，证明了这一概念。该薄膜表现出非互易电荷输运，即电阻随电流施加方向而变化，这是反演对称性破缺的关键特征。在超导相变附近出现显著的非互易信号，我们将其归因于由氢浓度梯度创建的非对称针脚势landscape 引起的涡旋运动非互易性。鉴于 Sm1111:H 的高临界温度，涡旋来源的非互易性在 40 K 以上被观察到，这是迄今为止单层bulk材料中最高的温度，无需人工异质层结构。我们的结果建立了浓度梯度工程作为实现本征中心对称性主机中反演破坏状态的通用且广泛可行的方法，为向更广阔的奇偶性驱动功能领域开辟了道路。
引用
@article{arxiv.2512.07163,
title = {Nonreciprocal charge transport in an iron-based superconductor with broken inversion symmetry engineered by a hydrogen-concentration gradient},
author = {Takayuki Nagai and Yukito Nishio and Jumpei Matsumoto and Kota Hanzawa and Hidenori Hiramatsu and Hideo Hosono and Tsuyoshi Kimura},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.07163},
year = {2026}
}
备注
11 pages, 4 figures