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Polymorphic PtBi$_2$ --- candidate for topological superconductivity

Authors :
Shipunov, G.
Kovalchuk, I.
Piening, B. R.
Labracherie, V.
Veyrat, A.
Giraud, R.
Dufouleur, J.
Shokri, S.
Caglieris, F.
Hess, C.
Efremov, D. V.
Buchner, B.
Aswartham, S.
Leibniz Institute for Solid State and Materials Research (IFW Dresden)
Leibniz Association
Faculty of Physics [Kyiv]
Taras Shevchenko National University of Kyiv
SPINtronique et TEchnologie des Composants (SPINTEC)
Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Source :
Physical Review Materials, Physical Review Materials, American Physical Society, 2020, ⟨10.1103/PhysRevMaterials.4.124202⟩, Physical Review Materials, 2020, ⟨10.1103/PhysRevMaterials.4.124202⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; PtBi$_2$ is a polymorphic system with interesting electronic properties. Here we report optimized crystal growth and structural characterization of pyrite-type and trigonal modification of PtBi$_2$, moreover XRD data analysis and further Rietveld refinement confirms that trigonal PtBi$_2$ crystallizes in non-centrosymmetric $P31m$ space group. Furthermore, we calculate the electronic band structure, using the structure parameters obtained. Series of Pt$_{1-x}$Rh$_x$Bi$_2$ samples was obtained for $x=0, 0.03, 0.35$ which are preserving the trigonal PtBi$_2$ structure. Moreover, we find that at low temperature trigonal-structure Pt$_{1-x}$Rh$_x$Bi$_2$ compounds undergo superconducting transition. The critical temperature increases from $T_c=600$ mK for $x=0$ up to $T_c=2.7$ K for $x=0.35$. The calculated density of states (DOS) shows a minimum for the stochiometric compound at the Fermi level. Due to the topological properties of the electronic band structure material is a candidate for topological superconductivity.; La phase trigonale de monocristaux d´alliages Pt$_{1-x}$Rh$_x$Bi$_2$ est obtenue pour les dopages $x=0, 0.03, 0.35$. Ce papier décrit les méthodes de croissance et d´analyse structurale aux rayons X, mettant en évidence le groupe d´espace $P31m$ (absence de centre d´inversion), ainsi que la stucture de bande résultante.A basse température, une transition vers un état supraconducteur est observée, avec une augmentation de la température critique de $T_c=600$ mK pour $x=0$ à $T_c=2.7$ K pour $x=0.35$. Cette évolution correspond à celle de la densité d´états au niveau de Fermi avec le dopage Rh.La topologie non triviale de la structure de bandes pourrait induire une supraconductivité topologique dans PtBi$_2$.

Details

Language :
English
ISSN :
24759953
Database :
OpenAIRE
Journal :
Physical Review Materials, Physical Review Materials, American Physical Society, 2020, ⟨10.1103/PhysRevMaterials.4.124202⟩, Physical Review Materials, 2020, ⟨10.1103/PhysRevMaterials.4.124202⟩
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..b302e9ae00d90a5b8045b01833c05e1a
Full Text :
https://doi.org/10.1103/PhysRevMaterials.4.124202⟩