SC3-铜氧化物超导体高压下的超导-绝缘体相变

对固体施加一个压力,晶格常数会变小,由此可增加能带宽度,把一个绝缘体转变为导体。这是高压诱导的绝缘体向导体的转变是固体材料常见的物理现象,称之为Wilson转变。而把一个金属甚至超导体通过压力,在不改变电子的价键特性的前提下,转变为绝缘体是一个非常困难的事。但这件几乎不可能发生的物理现象最近被发现了。该项工作由中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心超导国家重点实验室孙力玲研究员带领的团队与所内向涛院士、周兴江研究员、胡江平研究员等,以及美国布鲁克海文国家实验室顾根大研究员和德国马普所林成天研究员合作,利用先进的高压研究手段,在Bi2212铜氧化物超导体中发现的。他们采用独立发展的高压原位电阻-磁化率一体化测量技术对这类超导体进行了系统的研究,发现欠掺杂、最佳掺杂和过掺杂Bi2212铜氧化物超导体在较低的压力下超导转变温度(Tc)升高到一定值后开始单调下降直至被完全抑制,随之系统并没有转变成人们通常预期的金属态,而是令人意外的进入了一个类绝缘体态,超导态与这种绝缘体态通过量子相变点相连接。进一步的实验结果表明,上述压力诱导的超导-类绝缘态量子相变不仅在每个晶胞具有两层CuO2面的Bi2212系统中出现,而且在每个晶胞具有一层和三层CuO2面的Bi2201和Bi2223系统中也存在。