第二類外爾半金屬TaIrTe4:超導電性不在三維,在表面
2020-12-08 騰訊網外爾（Weyl）半金屬具有很多新奇的物性。TaIrTe4是一種受時間反演對稱性保護的第二類外爾半金屬，具有傾斜的外爾錐和時間反演對稱性下最少的Weyl點數目（四個），其費米弧長度約佔布裡淵區b方向的1/3。因此，TaIrTe4非常適合於譜學和電輸運研究。
在一篇近日上線的《國家科學評論》（National Science Review, NSR）文章中，研究者通過極低溫強磁場掃描隧道電子顯微鏡（STM）和電輸運手段，對外爾半金屬TaIrTe4展開了系統性研究。中國石油大學（北京）邢穎副教授和陝西師範大學邵志斌博士為共同第一作者，北京大學物理學院量子材料科學中心王健教授、華中科技大學潘明虎教授、北京大學量子材料科學中心劉雄軍教授為共同通訊作者。合作者還包括美國橡樹嶺國家實驗室David Mandrus教授與Jiaqiang Yan博士、以色列魏茲曼研究所顏丙海教授等。
研究表明，TaIrTe4的Weyl點位於費米面以上約80 meV處，其超導能隙與電阻下降特徵共同證實，TaIrTe4單晶（無需摻雜或複雜加工工藝）具有超導電性。進一步，將樣品從30 μm剪薄至6 μm時，臨界電流幾乎不變；在矢量磁體嚴格的轉角實驗中，其臨界磁場隨角度的變化關係偏離三維特性，更符合二維特性。由此得出，TaIrTe4中的超導並非體態超導，而是來自於表面。
磁場平行於表面的轉角實驗揭示，其超導具有準一維特性。此外，TaIrTe4的上臨界磁場隨溫度的變化趨勢符合p波特性，且該超導溫度不受鐵磁性影響，這些發現預示著TaIrTe4表面超導的非常規特性。
這一工作首次發現了本徵外爾半金屬的表面態超導，而且表明第二類外爾半金屬TaIrTe4是一種本徵的拓撲超導候選材料，將進一步推動拓撲超導以及與之相關的馬約拉納零能模、拓撲量子比特等方向的相關研究。
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