香港城市大学等发现Eu掺杂SCE材料中非常规超导配对机制

0°至90°的完整区间内均能稳定存在。特别是在高掺杂浓度下，高场超导态较初始低场超导态更为稳固（图2）。这一宽角度特征表明，基于内部交换磁场抵消外加磁场的经典Jaccarino-Peter（J-P）补偿机制已不足以完全解释其物理图像，暗示体系中可能存在由磁关联诱导的非常规超导配对机制。此外，正常态输运测量表明，过掺杂样品的霍尔电阻呈现非线性特征并在强场下趋于饱和，同时低场磁电阻曲线表现出明显的磁滞现象。综合实验结果表明，Eu²⁺的局域磁矩可能通过自旋-轨道耦合诱导出复杂的磁性关联，并与传导电子发生非平凡的相互作用，进而深刻影响了体系的超导相图。

本研究的核心实验依托我国稳态、脉冲两大强磁场国家重大科技基础设施完成：SHMFF凭借高稳定度强磁场、极低温，以及高精度原位连续变角度能力，搭配近二十种科学实验测试系统，为材料宏观与微观综合物性表征提供关键支撑；脉冲强磁场装置提供的超高瞬态磁场，为探明该超导态的高场响应边界打开了探测窗口。两大国家大科学装置通过稳态精度与脉冲场强的优势互补，构建了覆盖从精细物理表征到极限物性探测的完备实验体系，为系统揭示极端条件下的新奇量子现象提供了坚实的支撑。

香港城市大学博士后杨明卫、汤家音，南方科技大学博士生吴显峰为论文共同第一作者。香港城市大学副教授李丹枫、南方科技大学副教授/粤港澳大湾区量子科学中心双聘研究员陈卓昱和粤港澳大湾区量子科学中心汪恒副研究员为论文共同通讯作者。论文作者还包括中国科学院合肥物质科学研究院陆轻铀教授、匡光力研究员，华中科技大学国家脉冲强磁场科学中心李亮研究员，波士顿学院汪自强教授等。薛其坤院士对论文作出了重要贡献。该研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、广东省相关研究基金、中国香港特别行政区研究资助局、深圳市研究基金、美国能源部基础能源科学项目等项目的支持。

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图1. 45T混合磁体极低温旋转电输运测试结果：Eu高掺杂比例SCE_0.38和SCE_0.40，在低至0.3 K极低温、不同磁场角度下的归一化电阻变化曲线

图2.展示超导重入态的过掺杂SCEx（x=0.30、0.33、0.36、0.38、0.40）样品以及唯象拟合参数随掺杂浓度的依赖关系，SCE_0.40高掺杂样品展现出了经典 Jaccarino-Peter (J-P) 补偿机制失效的物理特征，表明该组分可能存在额外物理机制

图3. Sm_0.95-xCa_0.05Eu_xN_iO₂的Eu掺杂完整相图