在三类层状结构化合物中探索新超导材料的研究

Layered materials may exhibit exotic physical properties when there is an ordered ground state.When the ordered ground state was suppressed partially or completely by chemical doping or pressure, the superconducting state may emerge.We are going to investigate the materials with both layered structure and ordered ground state by applying chemical doping in order to searching for new superconductors. We are aslo going to study the antiferromagnetic materials with kagome lattices, which are candidates of new superconductors and quantum spin liquid materials. We will study magnetic, transport properties and the infulence of high magnetic field in these materials.

具有准二维层状结构的材料中往往会发现新颖有趣的物理现象，尤其是当其具有有序态的时候。在这样的材料中通过掺杂或者压力等手段调控其载流子浓度、费米能级和结构等物理参数，压制母体的有序态。在有序态被部分或者全部压制的时候超导电性将有可能出现。我们计划通过掺杂等手段调控具有以上特性(具有有序基态的层状结构)的材料的物理性质，探索在这些材料中实现超导态的可能性。 此外，在二维kagome反铁磁材料中，可以尝试通过掺杂实现超导电性。此外，对该材料体系的基本的磁性、输运性质和在强磁场下的物理性质的研究也将十分有趣和具有重要的学术意义。

高温超导材料大多在具有准二维层状结构的材料中发现。通过化学掺杂调节载流子浓度、费米面和电子-电子以及电-声子相互作用探索实现超导电性的可能性。另外，高压等手段也是实现超导电性的理想平台。.在本项目研究中，我们制备了具有准二维层状结构的拓扑半金属材料SrZn2Sb2的高质量单晶样品，通过掺杂观察到超导电性。在热电材料SnSe中，通过高压手段，观察到结构相变和超导电性。理论计算发现在超导相区内电子能带结构具有非平庸的拓扑性质。制备了高质量的Kagome结构的Fe3Sn2和YCr6Ge6单晶样品。研究它们的输运性质，并通过理论计算和角分辨光电子能谱研究了它们的电子能带中平带和拓扑性质。发现，其中的非平庸的平带结构以及其他电子能带结构中的拓扑性质对材料的磁性和输运性质都具有重要影响。.此外，我们还研究了其它的具有准二维结构的磁性阻挫材料，发现即使在长程磁有序并不存在的情况下，阻挫以及由此引起的自旋涨落等对于材料的输运性质仍然具有很大的影响。这些研究对于理解阻挫对磁性材料物理性质的影响具有重要作用。.通过本项目的执行，我们基本完成了项目的研究计划，通过项目支持发表论文5篇。为下一步在拓扑半金属和其他具有拓扑非平庸的电子能带或者自旋结构的材料中探索超导电性，并研究拓扑性质对于材料输运性质的影响打下了坚实的基础。