PrRh$_{2}$Zn$_{20}$ 中超导与反铁四极矩跃迁的同时发生

在基于 Pr 的化合物 PrRh$_{2}$Zn$_{20}$ 中，发现超导跃迁和反铁四极矩 (AFQ) 跃迁同时发生在 $T_c=T_Q=0.06$ K。超导跃迁表现为零电阻和巨大的抗磁 susceptibility。比热在 14 K 处表现出 Schottky 异常，2 K 下测量的磁化曲线显示出各向异性行为。对这些数据的分析表明，三价 Pr 离子的晶体电场 (CEF) 基态是具有四极矩自由度的非 Kramers $\Gamma_3$ 双重态。比热在 0.06 K 处的尖锐峰归因于 AFQ 跃迁而非超导跃迁，因为随着磁场 $B$ 增加至 6 T，有序温度 $T_Q$ 在 $B \parallel [100]$ 时降低，而在 $B \parallel [110]$ 和 $B \parallel [111]$ 时升高。$T_Q(B)$ 的这种各向异性行为可以通过双亚晶格平均场计算很好地解释，这证实了低于 $T_Q$ 的 AFQ 有序态。$T_Q$ 处的熵释放仅为 $\Gamma_3$ 双重态预期的 $R\ln2$ 的 10%，表明四极矩自由度与超导之间可能存在相互作用。