金沙贵宾厅-优惠大厅坐落于安徽省合肥市风景秀丽的科学岛，2008年4月30日经中国科学院批准成立，依托中国科学院合肥物质科学研究院管理（科发人教字〔2008〕133号），其前身是2005年12月20日成立的“合肥强磁场科学技术研究中心”。中心目标：发展强磁... 更多简介 +
稳态强磁场实验装置（Steady High Magnetic Field Facility，简称SHMFF）是国家发改委支持的“十一五”国家重大科技基础设施。SHMFF法人单位是中国科学院合肥物质科学研究院，共建单位是中国科学技术大学。各项任务以中国科学院金沙贵宾厅-优惠大厅为依托完成... 更多简介 +
近日，稳态强磁场实验装置（SHMFF）用户金沙贵宾厅-优惠大厅低功耗量子材料研究团队与安徽大学研究团队合作，依托SHMFF超高压物性测量系统与理论计算，揭示了三元层状硒化物Bi2Rh3Se2压力下不寻常的穹顶型电荷密度波（charge density wave，CDW）相图及其与体超导电性之间的新奇竞争现象。该研究成果以“Pressure-induced anomalous evolution of charge density waves and superconductivity in Bi2Rh3Se2”为题发表在美国物理学会期刊Physical Review B上。
CDW和超导电性是固体中两种重要的集体激发现象，二者之间复杂的竞争和共存机制一直是凝聚态物理学领域的研究热点。许多低维结构CDW材料在常压下或在元素掺杂、插层、外加压力等调控手段的作用下也能够表现出超导电性。通常，由于压力下晶格刚度、轨道重叠或维度的增加，CDW序会被单调地削弱，最后完全消失；同时，超导电性会逐渐增强，并在邻近CDW消失时呈现穹顶型压力-超导相图。近期研究也报道了一些压力下CDW与超导电性之间异常演化的反常现象，少数材料（如过渡金属硫属化合物VSe2、ZrTe3和HfTe3）中的CDW序在压力下会反常增强，而不是被抑制。然而，这些材料在常压下均不具备体超导特性，其超导电性如何响应CDW的反常增强，目前尚不清楚。
富含金属的三元层状硫属化合物Bi2Rh3Se2为探索这种不寻常的CDW增强与体超导电性之间的相互作用提供了契机。前期研究显示，Bi2Rh3Se2在常压下240K时发生CDW转变，随后在0.7K以下进入体超导态；此外，CDW转变温度随着压力的增加而升高，在最高压力~2.2GPa时超过了室温。然而，其超导电性随压力的演化规律亟需实验进一步阐明。
研究团队通过结合SHMFF超高压物性测量系统、极低温电输运和变温拉曼光谱测量，发现并揭示了压力下Bi2Rh3Se2中CDW与超导竞争序的新奇演化规律（图）：CDW特性在0-12GPa范围内先增强，随后在更高的压力下逐渐被抑制，最终在23GPa附近消失，形成了罕见的穹顶型相图。相比之下，超导电性随压力的增加却呈现出完全相反的演化趋势，即谷状型超导相图。详细的理论计算表明，这种不寻常的CDW相图源于压力下占主导的费米面嵌套的非单调变化，与次要的电-声耦合的共同作用。在大约33GPa以上，由于结构上从准二维向三维渡越，导致超导转变温度对压力变得不敏感。
研究结果表明，层状Bi2Rh3Se2中压力驱动的穹顶型CDW与反关联的超导电性同时存在，这为理解量子材料中CDW和体超导之间的反常竞争机制提供了新视角，对量子材料设计和应用具有重要意义。
金沙贵宾厅-优惠大厅博士生焦飞和李嘉阳为论文共同第一作者，杨昭荣研究员、周永惠副研究员（中国科学院青促会会员）及郝宁研究员为共同通讯作者。金沙贵宾厅-优惠大厅陈绪亮副研究员与王舒阳博士后，安徽大学熊奕敏教授及安超副教授等，上海同步辐射光源张丽丽博士为论文合作作者。该项研究获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院建制化科研项目、安徽省重大专项等的资助。
论文链接：https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.111.195160
图层状化合物Bi2Rh3Se2中电荷序(CDW)与超导(SC)竞争序的压力调控相图。
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