常压下镍基高温超导材料实现性能新突破

科技日报深圳3月18日电 记者18日从南方科技大学了解到，该校量子功能材料全国重点实验室和物理系的科研团队，与粤港澳大湾区量子科学中心薛其坤—陈卓昱团队合作，在常压条件下创下了63K（-210.15℃）的超导转变温度和37K（-236.15℃）的零电阻温度新纪录，迈斯纳效应起始温度也有显著提升，各项技术指标都刷新了世界纪录。相关研究成果已发表于《科学评论》杂志。

近些年来，作为高温超导领域的第三类体系，镍基氧化物受到全球科研关注。此前，在高压环境下，该体系的超导起始温度能达到80K（-193.15℃）甚至96K（-177.15℃），但在常压下，镍基薄膜的超导转变温度一直维持在40K（-233.15℃）到50K（-223.15℃）左右，提升空间有限。

此次，研究团队对自主设计的“强氧化原子逐层外延”技术进行了升级，创造了比常规工艺高约1000倍的高氧化环境，并提升了薄膜生长的温度。这样的创新手段成功解决了镍基超导薄膜在制备过程中常见的结构稳定性与氧化态矛盾，实现了超导薄膜的一步法高质量原位生长。

科研人员在铝酸锶镧作为衬底的基础上，成功制备出高质量的镧镨镍氧化物外延薄膜。实验证明，该薄膜可以在常压下实现最高63K的超导转变温度和37K的零电阻温度，创造了全新的性能纪录。

进一步的研究显示，超导性能的突破和材料的“奇异金属”特性有关。“奇异金属”是指其电阻随温度呈线性关系变化。团队发现，将薄膜氧化控制到最优状态时，材料展现出典型非费米液体行为，这直接揭示了镍基高温超导和“奇异金属”物理之间的紧密联系。

与以往的铜氧化物超导体强烈的二维特性不同，镍基体系具有很强的三维层间耦合，表现出更明显的三维超导性质，为理解这种新型超导体的物理机制提供了宝贵实证。此外，迈斯纳抗磁性不仅强度提升，起始温度更是升至23K（-250.15℃），大幅超过以往约10K（-263.15℃）的水平。

这一成果不仅刷新了常压条件下镍基超导转变温度的纪录，还为高温超导研究提供了高质量实验平台，将推动学界进一步探索超导机制。此次突破标志着镍基常压超导正式迈入“60K（-213.15℃）时代”，为实现更高温度下的常压超导奠定了坚实基础。