高压下镍酸盐单晶实现高达96开的体超导现象

近年来,类钙钛矿(Ruddlesden-Popper)双层镍酸盐La3Ni2O7已成为一种超导体,在14 GPa以上压力下其超导转变温度(Tc)约为80 K1-3。要在镍酸盐超导体中实现更高的Tc,同时在不依赖高氧压生长条件下合成可重复的高质量单晶,仍是一项重大挑战4-7。本文报道了在常压下合成的双层镍酸盐单晶在高压下实现了高达96 K的超导性。通过能量色散光谱、单晶X射线衍射、核四极共振和扫描透射电子显微镜等技术,证实了采用助熔剂法生长的La2SmNi2O7-δ单晶具有高均匀性和良好的晶体质量。La2SmNi2O7表现出明显的体超导特性,包括零电阻(在21 GPa压力下,起始转变温度Tc,max onset=92 K,零电阻温度Tc,max zero=73 K)和迈斯纳效应(在20.6 GPa压力下,Tc=60 K,迈斯纳效应即超导体排斥磁场的现象)。低温高压结构研究表明,单斜结构和四方结构均可在这种双层镍酸盐中支持超导性。此外,我们发现高压下更高的Tc与常压下更大的面内晶格畸变相关,这一发现通过在La1.57Sm1.43Ni2O7-δ中观察到更高的起始转变温度(96 K)得到了证实。这项研究克服了镍酸盐超导体晶体生长的关键限制,确定了超导态下的晶体结构,并展示了实现更高Tc的有效途径。