近日，上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院拓?fù)湮锢韺?shí)驗(yàn)室齊彥鵬課題組在天然拓?fù)洚愘|(zhì)結(jié)材料BiTe中發(fā)現(xiàn)壓力誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)相變和超導(dǎo)電性，相關(guān)成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《今日材料物理學(xué)》（Materials Today Physics）。

近年來(lái)，利用人工合成的二維材料異質(zhì)結(jié)不僅在研究拓?fù)淠軒?、磁性調(diào)控等方面取得巨大成功，也促進(jìn)了對(duì)天然范德華（vdW）異質(zhì)結(jié)材料的研究。BiTe是一種天然異質(zhì)結(jié)材料，屬于(Bi₂)_m(Bi₂Te₃)_n(m=1,n=2)體系的一員，實(shí)驗(yàn)與理論研究已表明BiTe是一種三維拓?fù)洳牧希渫瑫r(shí)具備弱拓?fù)浣^緣體與拓?fù)渚w絕緣體特征，是研究拓?fù)湮镄缘睦硐氩牧稀?/span>

天然異質(zhì)結(jié)對(duì)外界壓力響應(yīng)敏感，通常會(huì)在高壓下發(fā)生晶體結(jié)構(gòu)相變，進(jìn)而導(dǎo)致電子結(jié)構(gòu)、磁結(jié)構(gòu)等物性變化。目前，高壓下天然異質(zhì)結(jié)BiTe的性質(zhì)鮮有研究報(bào)道。齊彥鵬課題組結(jié)合金剛石對(duì)頂砧的原位物性測(cè)量與第一性原理計(jì)算，對(duì)高壓下天然異質(zhì)結(jié)材料BiTe的晶體結(jié)構(gòu)與電子結(jié)構(gòu)開(kāi)展了系統(tǒng)研究。

高壓X射線(xiàn)衍射實(shí)驗(yàn)與理論計(jì)算表明，BiTe在高壓下經(jīng)歷了兩次結(jié)構(gòu)相變，其相變路徑為P-3m1→P2₁/m→Pm-3m。高壓原位的輸運(yùn)測(cè)量證實(shí)BiTe的兩個(gè)高壓結(jié)構(gòu)均表現(xiàn)出超導(dǎo)電性，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度（T_c）最大值為8.4 K。此外還對(duì)高壓相以及超導(dǎo)機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的理論研究。通過(guò)進(jìn)一步對(duì)比(Bi₂)_m(Bi₂Te₃)_n系列化合物，發(fā)現(xiàn)在超過(guò)16 GPa后均轉(zhuǎn)變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)，且在相變過(guò)程中出現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變以及T_c升高特征。

本研究不僅首次報(bào)道了BiTe高壓結(jié)構(gòu)相變以及壓力誘導(dǎo)的超導(dǎo)電性，還加深了(Bi₂)_m(Bi₂Te₃)_n系列化合物高壓相圖與物性的認(rèn)識(shí)，為未來(lái)制備和設(shè)計(jì)新型異質(zhì)結(jié)材料提供了參考與思路。

圖1| BiTe的電子結(jié)構(gòu)相圖和(Bi₂)_m(Bi₂Te₃)_n家族系列總結(jié)。

上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院齊彥鵬課題組博士研究生朱世豪、朱邦帥為本論文共同第一作者，齊彥鵬教授和博士后吳玨霏為論文的共同通訊作者，上?？萍即髮W(xué)為第一完成單位。

文章標(biāo)題：Distinct superconducting states in the pressure-induced metallic structures of topological heterostructure BiTe

文章鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542529324000531