Управление сверхпроводимостью с помощью перестраиваемых квантовых критических точек

1. Удельное электрическое сопротивление и аномальное рассеяние электронов Цветная контурная карта в...

Удельное электрическое сопротивление и аномальное рассеяние электронов

Цветная контурная карта в Рис. 1а описывает эволюцию абсолютных значений удельного электрического сопротивления (c) оси c 4,4% CeRhIn5, легированного оловом, при 5 Тесла, поле, немного превышающее верхнее критическое поле СК во всем исследованном диапазоне давлений. Сильное увеличение ρ c сосредоточено около 1,3 ГПа, показывая топологию в форме воронки. Изотермическое удельное сопротивление при базовой температуре 0,3 K также повышается около 1,3 ГПа, что в 1,7 раза больше, чем при 2,46 ГПа (см. Дополнительный рис. 2 а также Дополнительное примечание 2 ). В отсутствие магнитного поля, как показано на Рис. 1б появляется индуцированная давлением фаза СК, а также магнитный порядок. В этом пределе T N постепенно уменьшается с давлением и исчезает, когда становится меньше T c; тогда как T c ( P ) имеет форму купола с максимальным значением T c при 1,3 ГПа (фазовые переходы по удельному сопротивлению показаны на Дополнительный рис. 3б для репрезентативного давления). Хотя на контур ρ c влияет наличие новых нарушенных симметрий при низких температурах, он показывает аналогичное усиление ρc выше T c при оптимальном давлении ( P c). Полное подавление T N вблизи P c является убедительным доказательством того, что аномальное усиление ρ c в плоскости давление-температура является следствием критических флуктуаций из АФМ-ККП под куполом СК из CeRhIn5, легированного оловом.

Рисунок 1: Электрическое удельное сопротивление CeRhIn5, легированного Sn 4,4% под давлением.

( a ) Контурная карта электрического сопротивления оси c ( ρ c) строится в плоскости давление-температура для магнитного поля 5 Тесла, которое немного больше, чем μ 0 H c2 (0). Цвета представляют абсолютные значения ρ c, где воронка усиленного электронного рассеяния появляется около 1,3 ГПа. ( б ) Контурная карта ρ c построена для магнитного поля 0 Тесла. Температуры антиферромагнитного перехода и сверхпроводящего перехода нанесены на квадратные и круглые символы соответственно. T c назначается в качестве начальной точки фазового перехода. Данные, представляющие те, из которых была построена эта карта, показаны в Дополнительный Рис. 3 ,

QCP и суб- T линейное удельное сопротивление

Показатель локальной температуры n ρ c в 5 Тесла, где n = θlnΔρ / θln T и Δρ = ρ c− ρ 0 = AT n , также является аномальным вблизи 1,3 ГПа, как показано в Рис. 2а , Остаточное удельное сопротивление ρ 0 отражает рассеяние примеси, которое зависит как от величины разупорядоченности, так и от эффективного потенциала примеси, которое само усиливается критическими флуктуациями. 14 , Цветовой контур, который описывает локальный показатель степени n, обнаруживает сублинейную температурную зависимость в узкой плоскости давление-температура около 1,3 ГПа и низких температур, признак квантово-критического поведения, а удельное сопротивление следует зависимости ферми-жидкости T 2 в других местах. Рисунок 2b – d репрезентативно показать низкую температуру ρ c (T) при 5 Тесла для давлений 100 кПа (< P c), 1,3 ГПа (= P c) и 1,92 ГПа (> P c) в верхней, средней и нижней панелях соответственно. При атмосферном давлении зависимость Ландау-Ферми T 2 наблюдается ниже 2,3 К, а остаточное удельное сопротивление составляет 30,2 мкОм см, что примерно в 300 раз больше, чем у чистого CeRhIn5 (= 0,1 мкОм см) из-за потенциального рассеяния на примесях. Коэффициент T 2 A составляет 1,98 мкОм см K − 2, что соответствует удельному тепловому коэффициенту Зоммерфельда γ = 445 мДж моль − 1 K − 2 из соотношения Кадоваки – Вудса 15 , подтверждая, что легированный оловом CeRhIn5 является системой тяжелых электронов. При 1,38 ГПа давление, где T c является максимумом при нулевом магнитном поле, ρ c (T) отклоняется от зависимости T 2, следуя суб- T линейной зависимости в расширенном температурном диапазоне от базовой температуры (= 0,3 K) до 7 К, то есть ρ c = ρ 0+ AT n с n = 0,69 и ρ 0 = 78,5 мкОм см. Отметим, что параметры подгонки: n = 0,71 и ρ 0 = 5,2 мкОм см для чистого CeRhIn5 при 2,35 ГПа, QCP, а также оптимальное давление для сверхпроводимости. 16 ,

Рисунок 2: Неферми-жидкостное электрическое сопротивление ( ρ c) 4,4% Sn-легированного CeRhIn5 под давлением.

( a ) Цвета представляют локальный показатель степени, n = θlnΔρ / θln T , в 5 Тесла, где Δρ = ρ c− ρ ( T = 0 K) = AT n . Удельное сопротивление ρ c измерялось вдоль оси кристалла c . Суб-линейная зависимость ρ c при 1,3 ГПа является отличительной чертой нетрадиционных неферми-жидкостей. ( b ) Низкотемпературное удельное сопротивление ρ c нанесено при давлениях 0,001, 1,3 и 1,92 ГПа в ( b ), ( c ) и ( d ) соответственно. Сплошные линии соответствуют подгонкам наименьших квадратов ρ c = ρ ( T = 0 K) + AT n . Удельное сопротивление отклоняется от поведения Ландау-Ферми T 2 на ККТ (= 1,3 ГПа), но оно следует зависимости T 2 при давлениях от ККТ. Стрелками отмечена температура ферми-жидкости T FL, ниже которой ρ c ∝ T 2 и другие результаты давления показаны в Дополнительный Рис. 4 ,

Остаточное удельное сопротивление ρ 0 намного больше в легированном Sn Sn CeRhIn5, чем в чистом CeRhIn5 при их соответствующих критических давлениях, но показатель степени n на ККТ не зависит от беспорядка, что указывает на то, что неупругое рассеяние, которое определяет температурную зависимость, имеет то же происхождение и от квантовых критических колебаний. Сублинейная температурная зависимость не ожидается в традиционных моделях критичности, которые рассматривают только рассеяние электронов на критических флуктуациях намагниченности 4 , С другой стороны, похожее субтелинейное поведение в ρ было зарегистрировано в необычном квантовом критическом металле YbRh2Si2 (ссылка 17 ), удельное сопротивление T 3/4 которого интерпретируется в контексте критической теории квазичастиц, включающей взаимодействие тяжелых квазичастиц с трехмерными флуктуациями АСМ в негауссовой критической области 18 , В этом контексте для легированного оловом CeRhIn5 ρ c ( T ) должно восстановить нормальную зависимость металлического квадрата от температуры при давлениях выше P c, что и происходит. Как показано на Рис. 2d , ρ 0 уменьшается до 47,2 мкОм см, а A составляет 0,56 мкОм см K − 2, что соответствует коэффициенту Зоммерфельда 236 мДж моль − 1 K − 2. Аномальная температурная зависимость удельного сопротивления и сильного усиления ρ 0 и A при P c означает, что предполагаемая ККТ лежит при P c, давление, где T c ( P ) самое высокое (см. Рис. 3б а также Дополнительное примечание 3 ).

( а ) Резистивно определенные фазовые диаграммы давления и температуры построены при нулевом магнитном поле для CeRhIn5 (квадраты) и 4,4% легированного Sn Sn CeRhIn5 (кружки). Сплошные символы обозначают температуру антиферромагнитного (АСМ) перехода ( T N), а открытые символы описывают температуру сверхпроводящего перехода ( T c). Максимум T c ниже в легированном оловом CeRhIn5 из-за разрыва пар в результате сильного рассеяния на примесях. Стрелки на оси x показывают АСМ QCP при 1,3 ГПа для 4,4% легированного Sn и 2,3 ГПа для чистого CeRhIn5, соответственно. ( b ) Зависимость остаточного сопротивления ρ 0 от давления (кружки) и коэффициента T 2 A (треугольники) ρ c от давления для CeRhIn5, легированного Sn 4,4%, нанесены на левую и правую ординаты соответственно. Эти параметры были получены путем подгонки методом наименьших квадратов электрического сопротивления оси c при 5 Тесла с использованием ρ c = ρ 0+ AT 2 (см. Дополнительное примечание 4 ).

Похожие

Комментарии