物质学院齐彦鹏课题组在In₂Te₅的高压研究中实现无序增强的非晶超导

近日，上海科技大学物质科学与技术学院齐彦鹏课题组联合中国科学院物理研究所、苏州大学等合作单位，通过高压调控实现了晶体材料In₂Te₅体系的相边界展宽，观测到无序增强的非晶超导现象，这一研究成果近期发表于国际学术期刊《先进材料》（Advanced Materials）。

图1 论文发布页面

热力学关系中经典的吉布斯相律指出，当跨越相边界时，物质的结构会发生相变，从而导致物性的突变。这使得相变边界附近的物性研究和相图的精确测定具有重要意义。本研究中，齐彦鹏课题组充分考虑In₂Te₅的结构特征，利用高压手段通过部分破坏体系长程平移对称性的方式，将经典的相变边界有效扩展为一个大范围的非晶转变区域，从而实现了加压过程中In₂Te₅单晶的晶态-非晶态-晶态（CAC）相变。

图2 In₂Te₅ 晶态-非晶态-晶态（CAC）相变的微观机制与实验证据。

通过原位同步辐射衍射研究，团队发现In₂Te₅的上述相变源于相对刚性的[In₂Te₂]²⁺区块的旋转，这些区块由铰链状的[Te₃]²⁻连接而成。高压条件可以改变[Te₃]²⁻铰链状连接的空间形态，进而诱导结构相变发生。值得关注的是，在非晶转变附近，虽然载流子浓度基本保持不变，但In₂Te₅的超导转变温度（Tc）却意外增加了约25%。研究团队提出了一个理论以解释这一现象，该理论认为非晶超导性的增强可能源于无序导致的电子关联性增强。

图3 In₂Te₅ 在相变边界处出现的超导电性增强。

本研究不仅为超导物性调控提供了新思路，拓展了对相变边界的认识，还展示了结构无序材料的性能潜力。上海科技大学物质学院2018级博士毕业生赵毅（现为上海科技大学博士后）、中国科学院物理研究所应天平研究员、上海科技大学2024级博士研究生赵凌霄与齐彦鹏课题组博士后吴珏霏为本文共同第一作者，中国科学院物理研究所应天平研究员、苏州大学陈垂针教授、上海科技大学齐彦鹏教授为通讯作者，上海科技大学为第一完成单位。苏州实验室于同旭博士、上海科技大学陈宇林教授等合作者为本研究提供了帮助支持。

论文标题：Disorder-Broadened Phase Boundary with Enhanced Amorphous Superconductivity in Pressurized In₂Te₅

论文标题：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202401118?af=R