科研进展|上科大拓扑物理实验室齐彦鹏组在天然拓扑异质结材料BiTe中发现压力诱导的超导电性

近年来，利用人工合成的二维材料异质结不仅在研究拓扑能带、磁性调控等方面取得巨大成功，也促进了对天然范德华（vdW）异质结材料的研究。BiTe是一种天然异质结材料，属于(Bi₂)_m(Bi₂Te₃)_n(m=1,n=2)体系的一员，实验与理论研究已表明BiTe是一种三维拓扑材料，其同时具备弱拓扑绝缘体与拓扑晶体绝缘体特征，是研究拓扑物性的理想材料。

天然异质结对外界压力响应敏感，通常会在高压下发生晶体结构相变，进而导致电子结构、磁结构等物性变化。目前，高压下天然异质结BiTe的性质鲜有研究报道。齐彦鹏课题组结合金刚石对顶砧的原位物性测量与第一性原理计算，对高压下天然异质结材料BiTe的晶体结构与电子结构开展了系统研究。

高压X射线衍射实验与理论计算表明，BiTe在高压下经历了两次结构相变，其相变路径为P-3m1→P2₁/m→Pm-3m。高压原位的输运测量证实BiTe的两个高压结构均表现出超导电性，超导转变温度（T_c）最大值为8.4 K。此外还对高压相以及超导机理进行了详细的理论研究。通过进一步对比(Bi₂)_m(Bi₂Te₃)_n系列化合物，发现在超过16 GPa后均转变为体心立方结构，且在相变过程中出现超导转变以及T_c升高特征。

本研究不仅首次报道了BiTe高压结构相变以及压力诱导的超导电性，还加深了(Bi₂)_m(Bi₂Te₃)_n系列化合物高压相图与物性的认识，为未来制备和设计新型异质结材料提供了参考与思路。