研究者发现第一个铬氮化物超导体，转变温度5.25K | NSR研究论文

skysun000001 2019-10-22

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最近，中国科学院物理研究所吴伟、雒建林等人以及中国人民大学刘凯、上海科技大学于振海在一种稀土铬基氮化物Pr₃Cr_10-xN₁₁中发现超导电性，这是人工合成的第一个Cr的氮化物超导体。

Pr₃Cr_10-xN₁₁是具有嵌套结构的立方晶系材料，存在两种不同的Cr原子位置。其超导转变温度在5.25 K附近，零电阻效应、迈斯纳抗磁现象以及比热跳变等实验证据证明了其超导电性的存在。研究还发现，该材料的电子比热系数与一般Cr基化合物相比较大，是理论值的10倍，说明关联效应在这个材料中起了很大的作用。

Pr₃Cr_10-xN₁₁结构

Pr₃Cr_10-xN₁₁超导转变温度在5.25 K左右

铜氧化物超导体和铁基层状结构高温超导体是得到最多研究的超导材料，而人们一直努力在铜、铁之外的过渡金属化合物中寻找新的超导体材料。在过渡金属化合物超导体中，以含Cr和Mn元素的超导体最为稀有。这是因为Cr与Mn的化合物中d电子表现出很强的磁性，不利于超导电性的存在。

直到2014年以后，研究者才在加压的CrAs单晶以及常压下的K₂Cr₃As₃中发现了超导电性。而且，这两种超导体都具备某些非常规超导特性。CrAs的超导性质在长程反铁磁有序被压制后才出现，极有可能是由反铁磁涨落引起的。准一维超导体K₂Cr₃As₃的电子比热系数比普通Cr化合物都要大，上临界磁场H_c2超过Pauli顺磁极限的3倍，也具有非常规超导电性的特征。

在新发现的Pr₃Cr_10-xN₁₁超导体中，实验发现其上临界磁场同样超过了Pauli顺磁极限。这种现象在三维高对称材料超导体十分少见，说明Pr₃Cr_10-xN₁₁可能同样具有非常规超导电性。其超导配对对称性和超导机制还有待进一步探究。