새로운 연구 분야 물리학 사회 과학 생명 과학 자기장에서 홀수 주파수 쌍을 이루는 초전도체에서의 초전도체 - 금속 전이

의미

일반적으로 자기장이 2 차원에서 초전도성을 파괴하면 시스템은 절연체가 될 것으로 예상됩니다. 초전도성의 유형, 즉 쌍의 파동 함수가 시간적으로 홀수 인 경우, 즉 결과가 절연체가 아니라 금속이 홀 응답이 0 인 경우가 있습니다. 

x = 1/8 La 1.875 Ba 0.125 CuO 4 (LBCO) ( 1 )의 최근 자기 전달 측정 은 이와 달리 매우 평범한이 시스템의 또 다른 특별한 특징을 드러냈다. 적용된 자기장이이 적층 재료에서 초전도성을 파괴하면 시스템은 홀 응답이 0 인 금속성이된다. 이 거동은 최저 기온까지 강력합니다. 시트 저항 은 G=2e2/h 에서 B ~ 30$\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">B</span>}<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">\sim </span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">30</span>}$ T 부근에서 평탄 해지는 자기장을 가지고 서서히 증가한다 .G = 2 E2/ h$\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">G</span>}<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">2</span>}{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">e</span>}}^{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">2</span>}}<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">/</span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">h</span>}$

에서, X = 8,1 LBCO의 구리 산화물 층의 구멍을 도핑하는 것은 이하의 온도에서 정적 스트라이프 배열된다 ~ 40 명$<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">\sim </span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">40</span>}$ K. 재료는 주위에 Berezinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT) 전이를 겪는 티B K티= 16${\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">T</span>}}_{\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">B</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">K</span>}\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">T</span>}}<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">=</span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">16</span>}$ K c 방향 ( 2 ) 에서 유한 저항성을 갖는 2D 초전도체 상으로 변환시킨다 . 마이스너 효과는 훨씬 낮은 온도에서 ~ 3$<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">\sim </span>\mathrm{<span\; style="font-family:\; Helvetica;\; font-size:\; 12pt;">3</span>}$ K. 이론적 인 설명은 심판에 제안했다. 삼이러한 비 특유의 특성을 쌍 밀도 파 (PDW)의 각 CuO 층에서 형성한다. 쌍이 0이 아닌 운동량 Q를 갖는 초전도 상태이다. 인접한 구리 산화물 층에서 Q의 방향이 다른 경우 쌍은 터널로 구성되며 레이어는 분리 된 상태로 유지됩니다. 이론 ( 3 , 4)는 도핑되지 않은 영역들에 의해 분리 된 도핑 된 체인들의 어레이로서 PDW 상태를 모델링한다; 체인은 갭 섹터와 향상된 초전도 변동을 가진 루터 - 에머리 액체를 포함하고 있습니다. 격리 된 체인은 회전 간격이있는 준 - 장거리 초전도 주문을 가지고 있습니다. 체인은 조셉슨 커플 링 (페어 터널링)과 장거리 쿨롱 상호 작용을 통해 상호 작용합니다. 준 입자는이 시나리오에서 활발한 역할을하지 않습니다. 나는 스트라이프 단계의이 표준 그림이 ref의 전송 데이터를 설명 할 수 없다고 주장한다. 1즉, 금속의 길이 방향 비저항과 홀 전도도의 조합입니다. 강한 자기장으로 인해 조셉슨 커플 링 (Josephson coupling)이 무의미 해지면 횡단 방향의 초전도 상관 관계가 짧은 범위가되어 체인에 수직 인 방향으로의 이동이 억제되는 것으로 나타납니다. 금속 수송을 설명하기 위해, ref에서 행한 것처럼 준 입자의 존재를 가정해야한다. 5 . 그러나, 홀 전도성을 제로로 설명해야합니다.

본 논문은 위의 어려움이 해결 된 다른 시나리오를 제안한다. 심판에서 얻은 결과를 기반으로합니다. 6. 이 논문은 홀과 주변 스핀 사이의 교환 상호 작용과 스핀 간의 하이젠 베르그 교환의 결과로 스핀 갭과 스퍼터링 된 스트라이프상의 초전도 커플 링이 발생하는 스트라이프 모델의 버전을 설명합니다. 이것은 줄무늬를 따라 파 벡터를 갖는 PDW의 형성과 함께 갭이없는 준 입자의 홀 - 및 전자 - 유사 페르미 포켓의 형성을 초래한다. Luttinger 정리와 관련된 제한 사항은 전자 및 홀수의 동일성을 보장하며 결과적으로 홀 응답이 0이됩니다. ungapped quasiparticles의 존재는 PDW order parameter (OP)가 OP와 quasiparticles 사이의 결합을 제거하는 Fermi 표면과 일치하지 않는 유한 파 벡터를 가졌기 때문에 발생합니다. 초전도성은 기본적으로 2D이며,

본 논문은이 모델에 대한 교육적 설명으로 시작하여 LBCO의 경우처럼 서로 수직으로 이어지는 인접 층에 줄무늬가있는 계층화 된 3D 소재의 경우에 적용됩니다. 모델은 스트라이프를 따라 방향이 지정된 파동 벡터를 사용하여 엇갈린 홀수 주파수 PDW를 표시합니다. 이 비틀 거리는 작업은 OP의 층간 커플 링을 어렵게 만듭니다. 아래에서, 나는 ref의 주요 결과를 기억할 것이다. 6 , 유한 자기장에 대한 일반화 및 심판의 맥락에서 그들을 넣어.

모델

줄무늬 상태에 대한 채택 된 설명은 콘도 격자 중 하나입니다. 그러나 이것은 전도 전자와 국부 모멘트가 줄무늬로 분리되는 특별한 종류의 격자입니다. 첫 번째 근사값에서 병렬 줄무늬의 2D 배열을 고려할 수 있습니다. 이 모델의 두드러진 특징은 전도성 체인 (스트라이프)과 격자를 차지하는 홀의 페르미 파 벡터 (Fermi Wave Vector) 사이의 비교 불가능 성이다. 콘도 격자에 관한 표준 사고는 물리학을 인터 스핀과 콘도 상호 작용 간의 경쟁의 산물로 간주합니다. 전자가이긴다면, 스핀은 전자와 분리되고, 전자가 떨어지면 스핀은 분수 화되고 순회 전자와 혼성화되며 전도대의 일부가되어 무거운 페르미온 페르미 액을 발생시킨다. 자주 제안되어 왔습니다 (참조,7 과 8 ) 스핀 시스템이 자기 장치에 남긴 상황은 자기 적으로 정렬하지 않고 단거리 스핀 상관과 강한 상관 관계를 갖는 액체를 형성한다는 상황이 있음을 알 수있다. 그러나,이 방향에서 수년간의 연구 경험은 그러한 무질서 상태가 실현하기가 매우 어렵다는 것을 나타냅니다. 상호 작용하는 스핀이 자기 적으로 정렬하지 않으면, 자기 흥분이 갭이있는 소위 원자가 결합 고형물을 형성하는 경향이 있지만, 병진 대칭은 여전히 ​​파괴됩니다.

심판에서. 6 , 나는 Kondo와 Heisenberg exchange interaction 사이의 협력에 기초하여 spin-liquid 형성의 메커니즘을 고려했다. 다소 역설적으로, 그러한 협력은 Heisenberg 교환이 Kondo보다 더 강할 때 더 잘 작동한다. 단 하나의 스핀 S = 1/2 1/2 Heisenberg chains (HCs) 의 경우와 같이 스핀 액체가 Fermi 표면을 갖는다는 조건 이다. 이러한 상황은 이미 단일 스핀 체인에서 발생하며 실제로 1D 전자 가스 (1DEG)에 결합 된 단일 HC는 심판에서 발견 된 것처럼 PDW 형성 메커니즘을 제공합니다. 9 및 10 . 따라서 이러한 상황을 실현하는 가장 간단한 방법은 스핀 S= 1/2 HC는 서로 분리됩니다. LBCO에서는 도핑 된 줄무늬와 줄무늬가없는 줄무늬가 교대로 나타납니다. 문제를 단순화하기 위해, 나는 도플러 체인이 하이젠 베르크 (Heisenberg) 위에 놓여있는 것과 다소 다른 상황을 고려했다. 6 . 이 경우 각 스핀 체인은 하나의 전도 체인에만 연결됩니다. 이 배열은 토론을 혼란스럽게하는 추가 세부 사항을 고려하지 못하게합니다.