具有准一维链结构的三元钯基超导体能隙对称性的研究

Pd-based ternary superconductors T2PdCh5(T= Nb or Ta; Ch=S or Se) and Ta4Pd3Te16 have quasi-one-dimensional crystal structures. And they also exhibit a variety of interesting physical properties. For example, the upper critical field of T2PdCh5 series compounds are far above their Pauli paramagnetic limit, and the nodal superconducting gap was observed in Ta4Pd3Te16. Determine the superconducting gap symmetry of these compounds is important for revealing their pairing mechanism. Measurement of penetration depth is a very direct way of probing the gap structure of a superconductor. This proposal plans: 1. We intend to tune the Q1D structure and spin orbit coupling via continuous doping or substitution. 2. To study their gap symmetry by measuring the temperature dependence of the magnetic penetration depth together with other measurements. 3. We will compare the gap function between different Pd-based SCs and try to find out the role of Q1D characteristics play in their superconductivity. The project will be helpful for better understanding of the superconducting paring mechanism of low dimensional materials.

三元钯基超导体T2PdCh5(T=Nb或Ta，Ch=S或Se)、Ta4Pd3Te16的晶体结构具有典型的准一维特征，它们的超导电性也表现出许多非常规的行为。例如，T2PdCh5系列超导体的上临界磁场远远高于其泡利极限，而Ta4Pd3Te16的超导能隙很可能存在节点。系统地研究它们的超导能隙对称性对理解该类材料的超导机理具有重要的意义。磁场穿透深度的测量是探究超导能隙结构的一种重要实验手段。本项目计划：1、通过元素部分掺杂或者完全替代对这些三元钯基超导体的准一维结构、自旋轨道耦合作用等因素进行调控。2、通过测量磁场穿透深度并结合其它物性表征手段对目标材料的超导能隙结构进行研究，并进一步讨论其中可能存在的非常规超导配对。3、对比不同材料之间超导能隙函数的异同，研究准一维特性、自旋轨道耦合作用等因素对它们超导配对对称性的影响。本项目的完成将为理解低维材料超导配对机理提供一定的实验依据。

研究超导体能隙对称性是解决其配对机制的关键所在。通过低温穿透深度、比热等物性的测量可以直接探测超导体中的低能准粒子激发，清楚地分辨出超导能隙有没有节点以及是否有大小不同的多个能隙等等，从而获得超导量子态波函数的对称性。项目开展三年来共正式发表相关的论文5篇，包括1篇Physical Review Lett，3篇Physical Review B，另外还有几篇论文正在审稿中。主要研究成果包括：（1）揭示了新型方钴矿超导LaPt4Ge12弱耦合多带超导的特性。（2）合成了非中心对称超导Ru3Mo2N，并通过穿深度、比热等多类测量揭示了其s波超导的特性，（3）对几类具有拓扑性质的超导体PdTe2、PbTaSe2等单晶样品开展了强磁场下磁扭矩、热电等物性的测量工作，对它们费米面（电子）结构进行了很好的研究。（4）利用静水压实现了对拓扑材料ZrTe5能带结构的调控，澄清了其“偶然”狄拉克半金属态的拓扑特性。