中國科學院物理研究所/北京凝聚態物理國家研究中心超導國家重點實驗室SC10組長期進行新型超導體的探索研究，在2014年即首次報道了LaO1–xFxBiSSe中增強的超導電性（arXiv: 1404.7562）。最近，該研究組的博士研究生阮彬彬、趙康等人在任治安研究員的指導下，發現了新型四元化合物Bi3O2S2Cl。粉末X射線衍射表明該化合物屬于I4/mmm （No. 139） 空間群，晶格常數a = 3.927（1） ，c = 21.720（5） 。通過調節S含量，Bi3O2S2Cl實現了從半導體到超導體的轉變，超導轉變溫度Tc約為3.5 K。（圖1）

圖1. Bi3O2S2Cl的晶體結構以及自摻雜引起的超導電性

    通過與先進材料與結構分析實驗室楊槐馨研究員等人合作的透射電鏡研究分析表明，Bi3O2S2Cl由[Bi2O2]2+和[BiS2Cl]2–層交替堆疊構成（圖2）。其中[BiS2Cl]2–層是由Bi-Cl無限四方平面層構成，S原子位于八面體上下頂點上。在鉍的鹵化物中，該類型的結構尚屬首次報道?；魻栃獪y量表明該化合物為n型半導體，通過S空位的摻雜，可以引入載流子進而誘發超導。該化合物的超導層為[BiS2Cl]2–層，與已知的BiCh2基超導體均不相同。

圖2. 多晶Bi3O2S2Cl的SEM與TEM圖譜

    研究小組通過優化實驗條件，成功得到了Bi3O2S2Cl單晶樣品，并在此樣品中觀測到體超導電性，Tc約為2.8 K（圖3）。在Bi3O2S2Cl中所發現的新型[BiS2Cl]2–層是一種新的結構單元，通過改變絕緣層[Bi2O2]2+，有望合成出更多的新型層狀含鉍化合物，在新型超導體和熱電材料等研究領域具有重要價值。

圖3. Bi3O2S2Cl單晶樣品的超導電性與XRD衍射圖譜

    該研究成果發表在Journal of the American Chemical Society, 2019, 141, 3404-3408（DOI: 10.1021/jacs.8b13796）。該項研究工作得到了國家自然科學基金委員會、科技部973項目、中科院先導項目和中國科學院青年創新促進會優秀會員基金以及松山湖材料實驗室的支持。

    文章鏈接：

    https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b13796

更多關于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內外最新動態，我們網站會不斷更新。希望大家一直關注中國腐蝕與防護網http://www.ecorr.org

責任編輯：殷鵬飛

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
投稿聯系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414