Давление до 2 ГПа сделало сверхпроводимость 6R-TaS2 безузловой: данные мюонной спектроскопии

Исследователи Института Пауля Шеррера (PSI) в Швейцарии под руководством Зураба Гугучия изучили слоистый дихалькогенид переходного металла 6R-TaS2 методами мюонной спиновой релаксации, магнитотранспорта и под гидростатическим давлением до 2 ГПа. Работа, описанная на nature.com и опубликованная в Nature Communications, выявила при атмосферном давлении узловое сверхпроводящее состояние с малой плотностью сверхтекучей компоненты nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Под давлением спаривание становится безузловым nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

Материал и нерешённые вопросы

6R-TaS2 — объёмная гетероструктура из чередующихся тригонально-призматических (1H) и октаэдрических (1T) слоёв. Ранее были найдены переход в состояние волны зарядовой плотности (CDW) около 305 К и объёмный сверхпроводящий переход около 2,6 К по данным измерений намагниченности nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Предполагалось, что сверхпроводимость сосредоточена в основном в слоях 1H, разделённых изолирующими слоями 1T в состоянии CDW nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

Ниже T* около 40 К наблюдаются выраженное магнитосопротивление и нелинейный эффект Холла (NHE), которые ранее трактовали как признак скрытого магнетизма nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. Симметрия щели, плотность сверхтекучей компоненты, происхождение NHE и его связь с CDW оставались неопределёнными nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

Что изменило давление

Мюонная спектроскопия не обнаружила спонтанного магнитного порядка ниже T*. По словам авторов, это исключает магнетизм как источник NHE nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

При давлениях до 2 ГПа плотность сверхтекучей компоненты заметно растёт вместе с температурой сверхпроводящего перехода. Узловое спаривание сменяется безузловым, а порог CDW снижается вдвое nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. NHE полностью подавляется, а магнитосопротивление падает на 50% уже при 0,2 ГПа; авторы видят в этом хрупкость состояния с NHE nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗.

Авторы делают вывод о конкуренции сверхпроводимости, зарядового порядка и нелинейного эффекта Холла в 6R-TaS2, обусловленной ослаблением межслоевой связи и общими электронными состояниями nature.comnature.comnature.comОткрыть источник ↗. По описанию команды PSI, сжатие сближает сверхпроводящие слои и позволяет электронам, локализованным в изолирующих слоях, участвовать в сверхпроводимости; исследователи также сообщают о семикратном росте числа вовлечённых электронов.