基于5d电子的新型超导材料及其自旋-轨道耦合引起的新物理(3)

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之前的研究发现PbTaSe2 的结构表现为交替堆叠的六边形TaSe2层和Pb层。用预反应产物PbSe和TaSe2通过固相反应法，在800℃下反应一星期，得到高品质的多晶样品。在密封的石英管有Ta的粉末，并且在PbSe的气氛中进行反应。通过X射线粉末衍射仪确定了样品的结构。由于样品的多晶性质，测得的超导电性参数为所有方向上的平均值。通过测量电阻率确定超导转变温度，用Quantum Design PPMS测量直流磁化率。

总的来说，研究人员发现了PbTaSe2的超导电性及其独特的电子结构。PbTaSe2中单层的Pb格与石墨烯单层类似，在K处产生狄拉克点，在强自旋-轨道耦合作用下产生大的3D狄拉克费米子。不同于石墨烯单原子层的晶格，Pb层和TaSe2层不影响Pb的平面内轨道，从而在K点出现狄拉克锥。在这个热力学稳定的材料中，有产生大量2D狄拉克费米子的2D元素晶格能可以与传统的过渡金属对接去创造超导超晶格，存在3D狄拉克费米子和破缺的反演对称性，这些都是独特的——除了PbTaSe2（Tc=3.72K）和InTaS（Tc≈1.0K）以外。这种类型的层状材料可能是一类新的材料家族，在非中心对称的超导电性和强自旋-轨道耦合相互作用下可能导致非平凡的电子拓扑结构。