缺镁V掺杂MgTi$_2$O$_4$尖晶石中的表面相超导性

大约五十年前，LiTi$_2$O$_4$ 被报道为首个呈现超导转变的尖晶石氧化物，其最高 T$_c$ $\approx$ 13.7 K。最近，MgTi$_2$O$_4$ 被发现是另一种呈现超导转变的尖晶石氧化物，T$_c$ $\approx$ 3 K，然而其超导态仅在涉及 SrTiO$_3$ 的薄膜超晶格中实现。我们发现，一种 V 掺杂的 Mg$_{1-x}$Ti$_2$O$_4$ 相作为化学计量比且绝缘的 V 掺杂 MgTi$_2$O$_4$ 块体样品顶部的薄表面层而稳定存在，并表现出高温超导性，T$_c$ $\approx$ 16 K。该超导转变也通过紧接 T$_c$ 之下同时发生的尖锐抗磁转变得到确认。该超导表面层的尖晶石相通过掠入射 X 射线衍射和微拉曼光谱得以阐明。施加高磁场（高达 9 特斯拉）时尖锐超导转变温度的小偏移（$\sim$ 4 K）表明该系统具有非常高的临界场，$\sim$ 25 特斯拉。因此，V 掺杂 Mg$_{1-x}$Ti$_2$O$_4$ 在尖晶石超导体中具有最高的 T$_c$，并且还具有非常高的临界场。