近日，中國科學院上海光學精密機械研究所微納光電子功能材料實驗室與復旦大學、北京高壓科學研究中心、南京航空航天大學等合作，在超導拓撲絕緣體CuxBi2Se3的超導機理研究方面取得進展，成功生長出目前該體系最高超導轉變溫度的單晶樣品（Tc=4.18K），進一步系統的電、磁輸運性質研究表明該體系屬於摻雜半導體家族中的非常規超導體，為鉍硒基拓撲材料的超導機理研究作了的重要補充。相關研究成果於3月13日在線發表在New Journal of Physics。
拓撲材料作為一種全新的量子材料，在自旋電子器件、容錯量子通信及量子計算機中具有廣泛應用價值。(Cu,Sr,Nb)x-Bi2Se3作為潛在的拓撲超導體，獲得了廣泛關注。
該項研究中，利用布里奇曼法生長了高質量Cu0.09Bi2Se3晶體，並使用超導量子干涉儀和綜合物性測量系統對材料的各向異性磁化率及電阻率、上下臨界磁場、磁通穿透深度等物理參量進行分析，發現材料在96K附近有明顯的電荷密度異常行為，表明該體系中可能存在電荷密度波相。低溫區的電輸運呈現出二維費米液體行為，同時具有較高的Kadowaki-Woods比值。超導能隙比率Δ0/κBTc明顯大於標準BCS值1.764，表明Cu0.09Bi2Se3是強耦合超導體。進一步研究得到的Tc/(TF)^2D及Tc/[λ(0)]^-2比值處於非常規超導體區域，證實CuxBi2Se3材料具有非常規超導機制。理論分析證明，CuxBi2Se3中較高的超導轉變溫度（高於其他報道的CuxBi2Se3體系的Tc）來源於電荷密度失穩導致的費米麵附近電子態密度增加及強的電聲子耦合作用。
磁化率變溫行為與超導Tc-費米溫度相圖。
(a) 各向異性磁化率數據顯示超導轉變溫度和電荷密度波異常行為。
(b) 證明CuxBi2Se3為非常規超導體。
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