Rischau, Carl Willem, Lin, Xiao, Grams, Christoph P., Finck, Dennis, Harms, Steffen, Engelmayer, Johannes ORCID: 0000-0002-3454-1601, Lorenz, Thomas ORCID: 0000-0003-4832-5157, Gallais, Yann ORCID: 0000-0002-0589-1522, Fauque, Benoit, Hemberger, Joachim and Behnia, Kamran ORCID: 0000-0001-8997-5645 (2017). A ferroelectric quantum phase transition inside the superconducting dome of Sr1-xCaxTiO3-delta. Nat. Phys., 13 (7). S. 643 - 650. LONDON: NATURE PUBLISHING GROUP. ISSN 1745-2481
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SrTiO3, a quantum paraelectric(1), becomes a metal with a super-conducting instability after removal of an extremely small number of oxygen atoms(2). It turns into a ferroelectric upon substitution of a tiny fraction of strontium atomswith calcium(3). The two orders may be accidental neighbours or intimately connected, as in the picture of quantum critical ferroelectricity(4). Here, we show that in Sr1-xCaxTiO3-delta (0.002 < x < 0.009, delta < 0.001) the ferroelectric order coexists with dilute metallicity and its superconducting instability in a finite window of doping. At a critical carrier density, which scales with the Ca content, a quantum phase transition destroys the ferroelectric order. We detect an upturn in the normal-state scattering and a significant modification of the superconducting dome in the vicinity of this quantum phase transition. The enhancement of the superconducting transition temperature with calcium substitution documents the role played by ferroelectric vicinity in the precocious emergence of superconductivity in this system, restricting possible theoretical scenarios for pairing.
Item Type: | Journal Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Creators: |
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URN: | urn:nbn:de:hbz:38-226823 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
DOI: | 10.1038/NPHYS4085 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Journal or Publication Title: | Nat. Phys. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Volume: | 13 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Number: | 7 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Page Range: | S. 643 - 650 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Date: | 2017 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Publisher: | NATURE PUBLISHING GROUP | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Place of Publication: | LONDON | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ISSN: | 1745-2481 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Language: | English | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Faculty: | Faculty of Mathematics and Natural Sciences | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Divisions: | Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Physics > Institute of Physics II | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Subjects: | no entry | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Uncontrolled Keywords: |
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Refereed: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
URI: | http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/22682 |
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