MnAs基“122”型化合物的高压调制及潜在超导电性的研究

　　铜氧化物和铁基高温超导体的母体化合物通常都具有反铁磁长程序，通过采用化学掺杂或施加压力等手段可将其反铁磁长程序有效抑制，产生反铁磁至顺磁转变，在转变点附近由于电荷，轨道、自旋、晶格等自由度的相互作用，使系统处于磁涨落状态（即奇异量子态），通常具有这种量子态的系统在低温下会呈现出超导电性。因此，抑制具有反铁磁长程序化合物中的反铁磁序是探索新型高温超导体的重要方向之一。 

　　自从铁基超导体被发现以来，一类具有与铜氧化物母相的物理性质相似又与铁基超导体结构相同的锰基化合物倍受人们的关注，认为这类锰基化合物是连接铜氧化物超导体和铁基超导体的“桥梁”。因此，寄希望于通过对该类化合物的研究为高温超导机制的破解提供线索， 同时探索锰基化合物中潜在的超导电性，但大量的实验结果表明化学掺杂不能有效的抑制这类化合物中的反铁磁长程序。 

　　中科院物理研究所超导国家重点实验室赵忠贤团队孙力玲研究员与博士生谷大春等与物理所胡江平研究员和美国Oak Ridge 国家实验室Sefat教授合作对Ba(K)Mn₂Bi₂单晶进行了高压研究。首先，通过在北京同步辐射装置4W2-高压实验站开展的高压原位XRD研究发现了压致结构相变。通过精修高压下获得的XRD谱线，确定了该化合物从四方晶系（I4/mmm空间群）到正交晶系（Fmmm空间群）的结构相变，并在28 GPa之后进入非晶态。高压原位电阻和交流磁化率测量结果表明，高压导致的结构相变并没有驱动产生反铁磁金属至超导相变。基于他们的高压XRD实验结果开展的相应理论计算表明高压结构相变没有改变体系的反铁磁序，体系中依然存在很强的洪特耦合，并认为是局域自旋电子和巡游电子间的杂化阻止了超导电子配对的形成。这些发现对于锰基化合物中潜在超导电性的探索和对高温超导机制的理解提供了新的实验依据。该项研究成果发表在【Scientific Report, 4 (2014), 7342】。此项工作得到科技部973计划、国家自然科学基金和中科院等项目的支持。 

　　图1 (a)不同压力下(Ba,K)Mn₂Bi₂化合物的XRD衍射谱。（b）压力与晶格常数a, b, c之间的关系（红色为四方相晶格参数， 蓝色和绿色为正交相晶格参数）。（c）压力与四方相和正交相体积间的关系。（e-d）精修后确定的相结构及对应的空间群。（f）晶体结构随压力的演变过程。