超伝導：ニッケル酸化物薄膜超構造の超伝導と電子構造

ルドルスデン・ポッパー型ニッケル酸化物は、高温超伝導の機構を探る重要なプラットフォームとして浮上している。しかし、超伝導に必要とされるフェルミ面のトポロジーはまだ分かっていない。今回我々は、超伝導性を示す純粋な2層（2222）相を超えて、同一の圧縮エピタキシャルひずみの下で、単層–2層（1212）超構造と2層–3層（2323）超構造の薄膜成長とその常圧超伝導性を報告するとともに、単層–3層（1313）超構造では超伝導性が存在しないことを報告する。超伝導転移開始温度は46 Kから50 Kの範囲であり、マクミラン限界を超えている。角度分解光電子分光法により、原子レベルで操作されたこれらの構造におけるフェルミ面の重要な違いが示された。超伝導性を示す1212薄膜と2222薄膜では、分散型正孔様バンド（γ^II）が、基本的なフェルミポケットを形成し、ブリルアンゾーンの隅を取り囲んでいた。対照的に、非超伝導性の1313薄膜では、平坦バンド（γ^III）の頂部がフェルミ準位より約70 meV低い位置で観測された。特に、超伝導性を示す2323薄膜は、γ^IIとγ^IIIの両方のバンドが存在している。γバンドの偏光依存性から、これらの起源がNiのd_z²であることが明らかになっている。今回の知見は、常圧ニッケル酸化物超伝導体のファミリーを拡大するとともに、ニッケル酸化物における構造配置、電子構造、超伝導の出現の間の関連性を立証するものである。

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