High-entropy alloy (HEA) superconductors have attracted significant attention due to their exceptional low-temperature mechanical and superconducting properties. We report the synthesis and thorough characterization of an equiatomic HEA superconductor with the composition Sc0.20V0.20Ti0.20Hf0.20Nb0.20, crystallizing in a body-centered cubic crystal structure (Im3 ). Our investigation, using magnetization, transport, and heat capacity measurements, reveals the presence of weakly coupled, fully gapped superconductivity with a transition temperature of 4.17(3) K and the upper critical field exceeding the Pauli paramagnetic limit. The metallic nature, combined with a high upper critical field, positions it as a promising candidate for applications in superconducting devices.
REFERENCES
1.
J. W.
Yeh
,
S. K.
Chen
,
S. J.
Lin
,
J. Y.
Gan
,
T. S.
Chin
,
T. T.
Shun
,
C. H.
Tsau
, and
S. Y.
Chang
, Adv. Eng. Mater.
6
, 299
(2004
).2.
B.
Gludovatz
,
A.
Hohenwarter
,
D.
Catoor
,
E. H.
Chang
,
E. P.
George
, and
R. O.
Ritchie
, Science
345
, 1153
(2014
).3.
Y.
Zou
,
H.
Ma
, and
R.
Spolenak
, Nat. Commun.
6
, 7748
(2015
).4.
C. P.
Lee
,
Y. Y.
Chen
,
C. Y.
Hsu
,
J. W.
Yeh
, and
H. C.
Shih
, J. Electrochem. Soc.
154
, C424
(2007
).5.
X.
Wang
,
W.
Guo
, and
Y.
Fu
, J. Mater. Chem. A
9
, 663
(2021
).6.
F.
Marques
,
M.
Balcerzak
,
F.
Winkelmann
,
G.
Zepon
, and
M.
Felderhoff
, Energy Environ. Sci.
14
, 5191
(2021
).7.
E. J.
Pickering
,
A. W.
Carruthers
,
P. J.
Barron
,
S. C.
Middleburgh
,
D.
Armstrong
, and
A. S.
Gandy
, Entropy
23
, 98
(2021
).8.
D.
Castro
,
P.
Jaeger
,
A. C.
Baptista
, and
J. P.
Oliveira
, Metals
11
, 648
(2021
).9.
P.
Koželj
,
S.
Vrtnik
,
A.
Jelen
,
S.
Jazbec
,
Z.
Jagličić
,
S.
Maiti
,
M.
Feuerbacher
,
W.
Steurer
, and
J.
Dolinšek
, Phys. Rev. Lett.
113
, 107001
(2014
).10.
J.
Guo
,
H.
Wang
,
F. V.
Rohr
,
Z.
Wang
,
S.
Cai
,
Y.
Zhou
,
K.
Yang
,
A.
Li
,
S.
Jiang
,
Q.
Wu
,
R. J.
Cava
, and
L.
Sun
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
114
, 13144
(2017
).11.
K.
Motla
,
Arushi
,
S.
Jangid
,
P.
Meena
,
R. K.
Kushwaha
, and
R. P.
Singh
, Supercond. Sci. Technol.
36
, 115024
(2023
).12.
S. G.
Jung
,
Y.
Han
,
J. H.
Kim
,
R.
Hidayati
,
J. S.
Rhyee
,
J. M.
Lee
,
W. N.
Kang
,
W. S.
Choi
,
H. R.
Jeon
,
J.
Suk
, and
T.
Park
, Nat. Commun.
13
, 3373
(2022
).13.
C. K. W.
Leung
,
X.
Zhang
,
F.
von Rohr
,
R.
Lortz
, and
B.
Jäck
, Sci. Rep.
12
, 12773
(2022
).14.
M. R.
Kasem
,
A.
Yamashita
,
T.
Hatano
,
K.
Sakurai
,
N. O.
Hori
,
Y.
Goto
,
O.
Miura
, and
Y.
Mizuguchi
, Supercond. Sci. Technol.
34
, 125001
(2021
).15.
S.
Marik
,
K.
Motla
,
M.
Varghese
,
K. P.
Sajilesh
,
D.
Singh
,
Y.
Breard
,
P.
Boullay
, and
R. P.
Singh
, Phys. Rev. Mater.
3
, 060602(R)
(2019
).16.
K.
Motla
,
Arushi
,
P. K.
Meena
,
D.
Singh
,
P. K.
Biswas
,
A. D.
Hillier
, and
R. P.
Singh
, Phys. Rev. B
104
, 094515
(2021
).17.
X.
Zhang
,
P.
Eklund
, and
R.
Shu
, Appl. Phys. Lett.
123
, 051902
(2023
).18.
K.
Motla
,
Arushi
,
V.
Soni
,
P. K.
Meena
, and
R. P.
Singh
, Supercond. Sci. Technol.
35
, 074002
(2022
).19.
K.
Motla
,
P. K.
Meena
,
Arushi
,
D.
Singh
,
P. K.
Biswas
,
A. D.
Hillier
, and
R. P.
Singh
, Phys. Rev. B
105
, 144501
(2022
).20.
L.
Sun
and
R. J.
Cava
, Phys. Rev. Mater.
3
, 090301
(2019
).21.
J.
Kitagawa
,
S.
Hamamoto
, and
N.
Ishizu
, Metals
10
, 1078
(2020
).22.
F. V.
Rohr
,
M. J.
Winiarski
,
J.
Tao
,
T.
Klimczuk
, and
R. J.
Cava
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
113
, E7144
(2016
).23.
24.
K.
Stolze
,
F. A.
Cevallos
,
T.
Kong
, and
R. J.
Cava
, J. Mater. Chem. C
6
, 10441
(2018
).25.
F. O.
von Rohr
and
R. J.
Cava
, Phys. Rev. Mater.
2
, 034801
(2018
).26.
R.
Sogabe
,
Y.
Goto
, and
Y.
Mizuguchi
, Appl. Phys. Express
11
, 053102
(2018
).27.
S.
Marik
,
M.
Varghese
,
K. P.
Sajilesh
,
D.
Singh
, and
R. P.
Singh
, J. Alloys Compd.
769
, 1059
(2018
).28.
R.
Sogabe
,
Y.
Goto
,
T.
Abe
,
C.
Moriyoshi
,
Y.
Kuroiwa
,
A.
Miura
,
K.
Tadanaga
, and
Y.
Mizuguchi
, Solid State Commun.
295
, 43
(2019
).29.
N.
Ishizu
and
J.
Kitagawa
, Results Phys.
13
, 102275
(2019
).30.
H.
Ren
,
R. R.
Chen
,
X. F.
Gao
,
T.
Liu
,
G.
Qin
,
S. P.
Wu
, and
J. J.
Guo
, Mater. Sci. Eng., A
862
, 144425
(2023
).31.
Y.
Sun
,
Z.
Wang
,
X.
Zhao
,
Z.
Liu
, and
F.
Cao
, Trans. Nonferrous Met. Soc. China
33
, 3756
(2023
).32.
A.
Le Bail
,
H.
Duroy
, and
J. L.
Fourquet
, Mater. Res. Bull.
23
, 447
(1988
).33.
G.
Grimvall
, The Electron-Phonon Interaction in Metals
(
North-Holland
,
Amsterdam
, 1981
).34.
A.
Bid
,
A.
Bora
, and
A. K.
Raychaudhuri
, Phys. Rev. B
74
, 035426
(2006
).35.
K.
Kadowaki
and
S. B.
Woods
, Solid State Commun.
58
, 507
(1986
).36.
M.
Tinkham
, Introduction to Superconductivity
, 2nd ed. (
McGraw-Hill
,
New York
, 1996
).37.
T.
Klimczuk
,
F.
Ronning
,
V.
Sidorov
,
R. J.
Cava
, and
J. D.
Thompson
, Phys. Rev. Lett.
99
, 257004
(2007
).38.
N. R.
Werthamer
,
E.
Helfand
, and
P. C.
Hohenberg
, Phys. Rev.
147
, 295
(1966
).39.
E.
Helfand
and
N. R.
Werthamer
, Phys. Rev.
147
, 288
(1966
).40.
B. S.
Chandrasekhar
, Appl. Phys. Lett.
1
, 7–8
(1962
).41.
A. M.
Clogston
, Phys. Rev. Lett.
9
, 266
(1962
).42.
K.
Maki
, Phys. Rev.
148
, 362
(1966
).43.
G.
Blatter
,
M. V.
Feigel'man
,
V. B.
Geshkenbein
,
A. I.
Larkin
, and
V. M.
Vinokur
, Rev. Mod. Phys.
66
, 1125
(1994
).44.
C.
Kittel
, Introduction to Solid State Physics
, 8th ed. (
John Wiley and Sons
,
Hoboken, NJ
, 2005
).45.
W. L.
McMillan
, Phys. Rev.
167
, 331
(1968
).46.
H.
Padamsee
,
J. E.
Neighbor
, and
C. A.
Shiffman
, J. Low Temp. Phys.
12
, 387
(1973
).47.
B. T.
Matthias
, Phys. Rev.
97
, 74
(1955
).48.
M. M.
Collver
and
R. H.
Hammond
, Phys. Rev. Lett.
30
, 92
(1973
).49.
Y. J.
Uemura
,
V. J.
Emery
,
A. R.
Moodenbaugh
,
M.
Suenaga
,
D. C.
Johnston
,
A. J.
Jacobson
,
J. T.
Lewandowski
,
J. H.
Brewer
,
R. F.
Kiefl
,
S. R.
Kreitzman
,
G. M.
Luke
,
T.
Riseman
,
C. E.
Stronach
,
W. J.
Kossler
,
J. R.
Kempton
,
X. H.
Yu
,
D.
Opie
, and
H. E.
Schone
, Phys. Rev. B
38
, 909(R)
(1988
).50.
Y. J.
Uemura
,
G. M.
Luke
,
B. J.
Sternlieb
,
J. H.
Brewer
,
J. F.
Carolan
,
W. N.
Hardy
,
R.
Kadono
,
J. R.
Kempton
,
R. F.
Kiefl
,
S. R.
Kreitzman
,
P.
Mulhern
,
T. M.
Riseman
,
D. L.
Williams
,
B. X.
Yang
,
S.
Uchida
,
H.
Takagi
,
J.
Gopalakrishnan
,
A. W.
Sleight
,
M. A.
Subramanian
,
C. L.
Chien
,
M. Z.
Cieplak
,
G.
Xiao
,
V. Y.
Lee
,
B. W.
Statt
,
C. E.
Stronach
,
W. J.
Kossler
, and
X. H.
Yu
, Phys. Rev. Lett.
62
, 2317
(1989
).51.
Y. J.
Uemura
,
L. P.
Le
,
G. M.
Luke
,
B. J.
Sternlieb
,
W. D.
Wu
,
J. H.
Brewer
,
T. M.
Riseman
,
C. L.
Seaman
,
M. B.
Maple
,
M.
Ishikawa
,
D. G.
Hinks
,
J. D.
Jorgensen
,
G.
Saito
, and
H.
Yamochi
, Phys. Rev. Lett.
66
, 2665
(1991
).52.
A. D.
Hillier
and
R.
Cywinski
, Appl. Magn. Reson.
13
, 95
(1997
).© 2024 Author(s). Published under an exclusive license by AIP Publishing.
2024
Author(s)
You do not currently have access to this content.
