铜氧和铁基高温超导家族中,四方的CuO2面 和FeAs/FeSe 层对超导的形成起到了关键性的作用。基于此,科学家们积极的寻找类似含有3d过渡金属的四方层状化合物,期望能获得新的非常规超导体。AT2Q2O家族(A = Na2, Ba, (SrF)2, (SmO)2, (LaO)2, 等等; T = 3d 过渡金属; Q = S, Se, As, Sb, Bi, 等等.) 符合这一条件。该家族的化合物具有四方的T2O面,T2O面是CuO2面的反结构,非金属的Q位于T2O面的上下。这样就形成了四方的[T2Q2O]2−层。在该家族的化合物中,人们陆续发现了超导,电荷密度波,反铁磁等性质,因此这一体系也日益引起人们的重视。

南京大学物理学院闻海虎教授团队成功合成了含3d过渡金属的新化合物CsV2Se2-xO(x =0, 0.5),通过X射线衍射技术和Rietveld 拟合发现它的结构符合AT2Q2O的结构特征,是该结构家族的新成员。实验人员又利用低温去插层法,获得了一个新的化合物V2Se2O。通过改变Se的缺位,Cs的去插层,V的价态被调制。进一步的电阻和磁化研究表明,系统也从一个金属(CsV2Se1.5O)变为较强关联的绝缘体(V2Se2O)。在V2Se2O系统中,研究人员还发现其电阻率ρ存在正比于log1/T的关系。这与一些铜氧化物的基态或母体电阻行为很类似,很可能与关联性有关。这一系列新化合物的发现,为研究3d电子巡游和局域之间的平衡关系提供了新的平台。该工作发表在【Physical Review B 98, 075132 (2018)】上。

图1. 常温常压下CsV2Se2-xO和V2Se2O的晶体结构。

该工作是由闻海虎教授团队完成的,林海博士是文章第一作者,闻海虎教授和祝熙宇副教授为共同通讯作者。此工作得到教育部一流学科建设,国家重点专项“量子调控项目”,自然科学基金委和2011计划“人工微结构科学与技术协同创新中心”的支持,在此表示感谢。