Sr掺杂Bi2Se3中超导性的可能结构起源
超导电性
2018-03-09 v1
摘要
用铜、锶(Sr)等元素掺杂硒化铋(Bi2Se3)可诱导超导性，使掺杂材料成为探索潜在拓扑超导行为的有趣候选体系。过去认为掺杂Bi2Se3的超导性由插层于范德瓦耳斯间隙的掺杂原子所诱导。然而，若干实验表明掺杂原子的插层未必使掺杂Bi2Se3超导。因此，掺杂Bi2Se3中超导性的结构起源仍是一个开放问题。本文中，我们结合材料合成与表征、高分辨透射电子显微镜和第一性原理计算来研究Sr掺杂Bi2Se3的掺杂结构。我们发现超导性的出现与n型掺杂原子密切相关。原子级能量色散X射线mapping揭示了占据插层位与间隙位的多种n型Sr掺杂剂。第一性原理计算表明，特定间隙Sr掺杂位的形成能强烈依赖于Sr掺杂水平。该位置在低Sr掺杂水平下由亚稳位转变为高Sr掺杂水平下的稳定位。计算结果解释了为何低Sr掺杂水平时需淬火才能获得超导样品，以及为何高Sr掺杂水平时缓慢炉冷亦可得到超导样品。我们的发现表明，占据间隙位置而非插层于范德瓦耳斯间隙的Sr原子最可能是Sr掺杂Bi2Se3中超导性出现的成因。
引用
@article{arxiv.1803.02947,
title = {Possible structural origin of superconductivity in Sr-doped Bi2Se3},
author = {Zhuojun Li and Meng Wang and Dejiong Zhang and Nan Feng and Wenxiang Jiang and Chaoqun Han and Weijiong Chen and Mao Ye and Chunlei Gao and Jinfeng Jia and Jixue Li and Shan Qiao and Dong Qian and Ben Xu and He Tian and Bo Gao},
journal= {arXiv preprint arXiv:1803.02947},
year = {2018}
}
备注
21 pages, 4 figures