JPCM编辑优选:金属硫化物超导电性研究综述

08 Aug 2025 gabriels
本研究来自中国科学院物理研究所洪芳和北京高压科学研究中心岳彬彬课题组。金属硫化物是研究奇异电荷有序态、超导电性及其关联行为的理想平台。本综述聚焦金属硫化物超导电性的研究进展,系统性地梳理了不同维度金属硫化物的超导电性,介绍了包括拓扑超导、手性超导、Ising超导、多带超导等新奇超导现象,特别关注了压力诱导的绝缘-超导转变,以及与其他物性的关联行为。


文章介绍

Superconductivity in metal sulfides

Wei Zhong(钟韦), He Zhang(张赫), Fang Hong(洪芳),Binbin Yue(岳彬彬)

 

通讯作者:

  • 洪芳,中国科学院物理研究所
  • 岳彬彬,北京高压科学研究中心

 

研究背景:

发现新型超导体一直是超导领域的重要研究方向,是系统揭示超导机制、超导演化规律的有效途径。在传统BCS超导体研究方面,近年来人们在轻元素体系(特别是金属氢化物)中实现了接近室温的超导转变,点亮了走向“室温超导”的明灯,也激发了关于轻元素超导体的研究兴趣。这里,我们主要关注了硫基轻元素超导体-金属硫化物,这类材料呈现出丰富的一维、二维、三维结构,并伴随着电荷密度波的演化。大多数金属硫化物在常规压力或高压下出现了超导转变,为研究轻元素超导体提供了新的平台。该综述旨在总结现有研究成果,为即将或者正在从事该领域的研究学者提供一定的指导,加深对轻元素超导体系的认识,进而发现更多的轻元素超导体。

 

研究内容:

如元素周期表中总结的超导硫化物所示,硫基轻元素超导体中金属硫化物占绝大多数。这些金属硫化物主要对应于三维(MM)、二维(TMD)和准一维(TMT)结构。多维度的结构为理解超导电性提供了多尺度的研究视角:三维体系展现体相电子特性,二维结构呈现显著的量子限域效应,而准一维体系则表现出强各向异性特征。本文系统梳理了不同维度金属硫化物的结构特性以及与超导特性之间的构效关系,着重探讨了压力下电子结构的演化以及压致超导的出现,同时也介绍了该体系中涌现的若干突破性超导现象,包括但不限于:Ising型自旋-轨道耦合超导、拓扑表面态诱导超导、手性p波配对超导、多能带协同超导以及非常规配对机制超导等。通过综述现有研究成果并展望未来发展方向,本文旨在加深相关研究人员对硫基超导材料体系的认识,同时也为新型超导材料设计与超导机制解析提供一定的指导。


作者介绍

  • 洪芳,中国科学院物理研究所副研究员,主要从事高压物理方面研究,在超高压材料合成与表征、压力下物质的电输运和超导电性、高压结构与相变研究等方面开展了一系列的工作。
  • 岳彬彬:北京高压科学研究中心研究员,主要致力于功能材料光电性能的高压调控,以及极端环境下材料的相变、形变演化机理研究。

期刊介绍

Journal of Physics: Condensed Matter

  • 2024年影响因子:2.6  Citescore: 4.6
  • Journal of Physics: Condensed Matter (JPCM)为读者提供凝聚态物理、软物质、纳米科学和生物物理各领域的最新研究成果。JPCM发表实验/理论分析和模拟研究,读者可以获取涉及下列领域的专题综述、快报和特刊:表面、界面和原子尺度的科学,液体、软物质和生物物理,纳米材料和纳米电子,固体结构的晶格动力,电子结构,超导体和金属、半导体,电介质和铁电,以及磁学与磁性材料。