物理所合作发现Cr基化合物超导体
3d族过渡金属化合物具有非常丰富的量子态和新奇量子现象，如磁有序、巨磁电阻、自旋和电荷密度波、金属-绝缘体相变、多铁性、超导等。这些性质中，铜基和铁基出现的非常规高温超导电性是凝聚态物理的核心研究内容之一。目前，在元素周期表上的3d元素中，除Cr和Mn外，所有其它元素都存在超导的化合物。探索Cr和Mn基的化合物超导材料，特别是非常规超导电性是长期以来超导材料和超导物理研究的重要内容。
最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室（筹）极端条件物理实验室雒建林研究组、程金光研究组、靳常青研究组和日本东京大学的Yoshiya Uwatoko教授等合作，发现CrAs在高压下超导，实现了Cr基化合物的第一个超导体，同时发现其正常态具有非费米液体行为，可能是非常规超导电性。这一工作发表在Nature Communications, 5, 5508 (2014)。
CrAs具有MnP型的正交晶体结构，在270K时发生双螺线型的反铁磁有序相变，同时伴随着晶体结构相变。2010年雒建林研究组吴伟等在国际上首次成功制备出了CrAs单晶后[2]，开始开展高压下的物性研究和可能的超导电性探索。2012年底，与靳常青组孔盼盼合作在金刚石对顶的加压装置中发现超导迹象。后来经过程金光研究员等改善高压测量手段以及吴伟等提高单晶样品质量，终于观测到零电阻和抗磁性，证实了CrAs的超导电性。同时发现在最佳压力附近，正常态电阻率表现出非费米液体行为。现有多个实验证据表明CrAs具有非常规超导电性: 首先其温度-压力相图显示体超导电性出现在反铁磁序被压制后，这与铜基、铁基和重费米子超导体具有非常类似的相图，是典型非常规超导电性的特征，意味着反铁磁涨落可能是超导配对的原因。其次，研究人员发现CrAs的超导和样品的品质有非常大的关系，只有当电子平均自由程大于超导相干长度时才实现零电阻超导，这也是重费米子等非常规超导体的重要特征。另外，CrAs的中子散射实验和NQR实验均表明磁涨落可能是超导配对的原因。上述结果均揭示出CrAs不但是Cr基化合物的第一个超导体，同时也是一个非常规超导体。进一步研究它的超导配对对称性、超导机理，对在Cr基材料中探索新的非常规超导体、甚至高温超导体具有重要意义。
该工作得到国家自然科学基金委员会、科技部和中国科学院B类先导专项的支持。
[1] W. Wei, et al. Superconductivity in the vicinity of antiferromagnetic order in CrAs, Nat. Commun. 5, 5508(2014)
[2] W. Wei, et al. Low temperature properties of pnictide CrAs single crystal. Sci. China Phys. Mech. Astron. 53, 1207 (2010)
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