近期，固體所遲振華副研究員與強磁場科學中心及物理所科研人員合作，在高壓條件下首次在一種全新的拓撲材料——三重簡并費米子半金屬MoP中觀測到超導現象。相關研究成果發表在自然合作期刊《NPJ量子材料》(npj Quantum Materials 3, 28 (2018))上。

　　拓撲材料是近幾年凝聚態物理領域的研究熱點之一。根據電子結構的不同，拓撲材料可以分為拓撲絕緣體、拓撲半金屬和拓撲超導體。三者的不同之處在于拓撲絕緣體和拓撲超導體的體態是全能隙的絕緣態，而拓撲半金屬的體態在費米面附近存在零能隙的簡并點或線。目前，實驗已發現的拓撲半金屬包括狄拉克(Dirac) 半金屬、外爾 (Weyl) 半金屬、節線 (nodal-line) 半金屬等。拓撲半金屬可展示線性巨磁阻效應、超高載流子遷移率、極高電導率、高熱電勢等宏觀量子現象，在低能耗電子學器件方面有潛在的應用前景，迅速成為量子材料領域嶄新的研究熱點和前沿。

　　尋找新型費米子成為近年來拓撲物態領域一個挑戰性的前沿科學問題，也是該領域國際競爭的焦點之一。2017年，中國科學院物理所研究團隊利用角分辨光電子能譜技術在具有碳化鎢結構的MoP（磷化鉬）單晶中首次觀測到能帶的三重簡并點，附近準粒子激發被稱為三重簡并費米子，不同于四重簡并的狄拉克費米子和兩重簡并的外爾費米子，首次實驗證實存在傳統類型以外的新型費米子，為固體材料中電子拓撲態研究開辟了新的方向。結果發表在(Nature 546, 627-631 (2017))，并入選兩院院士評選的“2017年中國十大科技進展新聞”。

　　固體所遲振華副研究員與楊昭榮研究員研究團隊合作，在自主搭建的高壓綜合測試平臺上對物理所石友國研究員課題組提供的MoP單晶進行了系統的高壓研究，實驗結果表明：MoP在30 GPa左右從拓撲半金屬轉變成超導體，臨界轉變溫度Tc為2.5 K左右，隨著壓力增大，Tc也隨之升高，在95 GPa時升高到4 K。另外，在60 GPa以下，MoP的晶體結構非常穩定，表明受晶體結構對稱性保護的拓撲非平庸電子態和超導態在30~60 GPa范圍內有可能共存，實驗結果與強磁場科學中心楊曉萍研究員的理論計算結果吻合。相關結果也為拓撲超導的實現提供了一種新的思路。

　　該工作得到了國家重點研發計劃和國家自然科學基金等項目的資助。

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41535-018-0102-7

磷化鉬的壓力-溫度相圖