科技日报记者 罗云鹏
记者3月18日从南方科技大学获悉，该校量子功能材料全国重点实验室和物理系、粤港澳大湾区量子科学中心薛其坤—陈卓昱团队实现常压下最高达63开尔文（K）的超导起始转变温度，以及最高达37K的零电阻温度，迈斯纳抗磁性的起始温度也较此前纪录大幅提升，各项指标均为新的世界纪录。相关研究成果近日发表在《国家科学评论》上。
近年来，镍基氧化物作为第三类高温超导体系备受瞩目，在高压下的超导起始转变温度已可达80K甚至96K，但常压下镍基薄膜的起始转变温度只在40至50K左右。
为此，研究团队通过改进自主研发的“强氧化原子逐层外延”方法，通过提供比常规方法高出约1000倍的强氧化环境，并配合更高的生长温度，有效解决了镍基超导相合成中结构稳定性和超导相所需的精准氧化态之间的热力学矛盾，实现高质量超导薄膜的一步法原位生长。
研究团队在铝酸锶镧（SrLaAlO4）衬底上成功制备出了高质量的镧镨镍氧化物〔(La,Pr)3Ni2O7〕外延薄膜，实现常压下起始转变温度最高达63K，以及零电阻温度最高达37K的性能新纪录。
研究团队发现，超导性能的提升与正常态的“奇异金属”（电阻随温度线性变化）行为存在直接关联。当薄膜达到最优氧化状态时，其输运特征表现为典型的非费米液体行为，这一发现直接将镍基超导的高温超导电性与“奇异金属”物理联系在一起。
与具有极强准二维特性的铜氧化物不同，该镍基体系表现出极强的层间耦合特征，具有较为显著的三维超导特性，为理解镍基超导的宏观形成机制提供了关键的实验证据。此外，迈斯纳抗磁性的强度显著提升，且起始温度达到23K，远超此前10K左右的纪录。
据悉，该研究不仅创下常压下镍基超导转变温度的新纪录，更通过高质量的薄膜样品搭建出一个理想的实验平台，可用于探索高温超导的普遍规律，标志着常压镍基超导研究进入了“60K时代”，向着更高温度的常压超导已迈出坚实一步。
（研究团队供图）
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