CeCoIn5 - Википедия - CeCoIn5

CeCoIn5 («Церий-Кобальт-Индий 5») является сверхпроводник с тяжелыми фермионами с многослойным Кристальная структура, с несколько двумерными электронными транспортными свойствами.[1] Критическая температура 2,3 К является самой высокой среди всех сверхпроводников с тяжелыми фермионами на основе Се.[2]

Материальная система

CeCoIn5 является членом богатой семьи соединения с тяжелыми фермионами.[3][4] CeIn3 представляет собой металл с тяжелыми фермионами с кубической кристаллической структурой, которая по антиферромагнетизму упорядочивается ниже 10 К. При приложении внешнего давления антиферромагнетизм в CeIn3 непрерывно подавляется, и на фазовой диаграмме появляется сверхпроводящий купол вблизи антиферромагнитного квантовая критическая точка.[5] CeCoIn5 имеет тетрагональную кристаллическую структуру, а элементарная ячейка CeCoIn5 можно рассматривать как CeIn3 с дополнительной монетой2 слой на элементарную ячейку ''. Тесно связан с CeCoIn5 тяжелый фермион CeRhIn5, который имеет ту же кристаллическую структуру и антиферромагнитный порядок ниже 4K, но не становится сверхпроводящим при атмосферном давлении. При высоком давлении CeRhIn5 становится сверхпроводящим с максимумом Tc немного выше 2 К при давлении около 2 ГПа,[6] и при том же давлении поверхность Ферми CeRhIn5 изменения [7] предполагая так называемую локальную квантовую критичность. Также соединение PuCoGa5, который является сверхпроводником с Tc примерно 18,5 К и может считаться промежуточным между тяжелыми фермионами и купратные сверхпроводники, имеет такую ​​же кристаллическую структуру.[8][9]

Рост монокристаллический CeCoIn5 был очень успешным вскоре после открытия материала, и большие монокристаллы CeCoIn5, например, требуется для неупругое рассеяние нейтронов, были подготовлены. (В отличие от некоторых других соединений с тяжелыми фермионами, где рост монокристаллов является более сложной задачей.)

Сверхпроводящие свойства

Верхний критическое магнитное поле ЧАСc2 сверхпроводящего состояния CeCoIn5 является анизотропным в соответствии с кристаллической структурой и другими физическими свойствами. Для магнитных полей, приложенных вдоль направления [100], Hc2 составляет примерно 11,6 т, а Hc2 для полей по направлениям [001] до 4,95 Тл.[10]

Сверхпроводящий параметр порядка имеет d-волновую симметрию, как установлено рядом экспериментов:[11][12] Такие как сканирующая туннельная микроскопия (СТМ) и спектроскопия (СТС).[13]

Детальные исследования вблизи критического поля выполнены на CeCoIn.5, и были обнаружены указания на то, что определенные режимы на фазовой диаграмме этого материала следует интерпретировать с точки зрения Фаза Фульде – Феррелла – Ларкина – Овчинникова (FFLO)..[10][1]Впоследствии нейтронографические эксперименты показали, что в этом режиме присутствует более сложная фаза, которая также демонстрирует несоразмерный антиферромагнитный порядок, так называемая «Q-фаза».[14]

Рекомендации

  1. ^ а б Мацуда, Юдзи; Симахара, Хироши (2007). "Состояние Фульде-Феррелла-Ларкина-Овчинникова в сверхпроводниках с тяжелыми фермионами". J. Phys. Soc. JPN. 76 (5): 051005. arXiv:cond-mat / 0702481. Bibcode:2007JPSJ ... 76e1005M. Дои:10.1143 / JPSJ.76.051005. S2CID  119429977.
  2. ^ Петрович, Ц .; Pagliuso, P.G .; Hundley, M.F .; Мовшович, Р .; Sarrao, J.L .; Thompson, J.D .; Фиск, З .; Месяц, П. (2001). «Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами в CeCoIn.5 при 2,3 К ". J. Phys .: Condens. Иметь значение. 13 (17): L337 – L342. arXiv:cond-mat / 0103168. Bibcode:2001JPCM ... 13L.337P. Дои:10.1088/0953-8984/13/17/103. S2CID  59148857.
  3. ^ Thompson, J.D .; Nicklas, M .; Bianchi, A .; Мовшович, Р .; Llobet, A .; Bao, W .; Малиновский, А .; Hundley, M.F .; Moreno, N.O .; Pagliuso, P.G .; Sarrao, J.L .; Nakatsuji, S .; Фиск, З .; Borth, R .; Lengyel, E .; Oeschler, N .; Sparn, G .; Стеглич, Ф. (2003). «Магнетизм и нетрадиционная сверхпроводимость в CeпMмВ3н + 2м кристаллы с тяжелыми фермионами ». Physica B. 329–333: 446–449. arXiv:cond-mat / 0209115. Bibcode:2003PhyB..329..446T. Дои:10.1016 / S0921-4526 (02) 01987-7. S2CID  119105150.
  4. ^ Пфлайдерер, К. (2009). «Сверхпроводящие фазы f -электронных соединений». Обзоры современной физики. 81 (4): 1551–1624. arXiv:0905.2625. Bibcode:2009РвМП ... 81.1551П. Дои:10.1103 / RevModPhys.81.1551. S2CID  119218693.
  5. ^ Mathur, N.D .; Grosche, F.M .; Julian, S.R .; Walker, I.R .; Freye, D.M .; Haselwimmer, R.K.W .; Лонзарич, Г. (1998). «Магнитно-опосредованная сверхпроводимость в соединениях тяжелых фермионов». Природа. 394 (6688): 39–43. Bibcode:1998Натура.394 ... 39М. Дои:10.1038/27838. S2CID  52837444.
  6. ^ Hegger, H .; Петрович, Ц .; Moshopoulou, E.G .; Hundley, M.F .; Sarrao, J.L .; Фиск, З .; Томпсон, Дж. Д. (2000). «Вызванная давлением сверхпроводимость в квази-2D CeRhIn.5". Phys. Rev. Lett. 84 (21): 4986–4989. Bibcode:2000ПхРвЛ..84.4986Х. Дои:10.1103 / PhysRevLett.84.4986. PMID  10990848.
  7. ^ Шишидо, Хироаки; Саттай, Рикио; Харима, Хисатомо; Онуки, Йошичика (2005). «Резкое изменение поверхности Ферми при критическом давлении в CeRhIn.5: Исследование dHvA под давлением ". J. Phys. Soc. JPN. 74 (4): 1103–1106. Bibcode:2005JPSJ ... 74.1103S. Дои:10.1143 / JPSJ.74.1103.
  8. ^ Дж. Л. Саррао и др., Nature 420 297 (2002) «Сверхпроводимость на основе плутония с температурой перехода выше 18 К»
  9. ^ Bauer, E.D .; Томпсон, Дж. Д. (2015). «Системы тяжелых фермионов на основе плутония». Анну. Rev. Condens. Материя Физ. 6: 137–153. arXiv:1601.06329. Bibcode:2015ARCMP ... 6..137B. Дои:10.1146 / annurev-conmatphys-031214-014508. S2CID  119303493.
  10. ^ а б Bianchi, A .; Мовшович, Р .; Capan, C .; Pagliuso, P.G .; Саррао, Дж. Л. (2003). "Возможное состояние Фульде-Феррелла-Ларкина-Овчинникова в CeCoIn5". Phys. Rev. Lett. 91 (18): 187004. arXiv:cond-mat / 0304420. Bibcode:2003ПхРвЛ..91р7004Б. Дои:10.1103 / PhysRevLett.91.187004. PMID  14611309. S2CID  25005211.
  11. ^ Kohori, Y .; и другие. (2001). «ЯМР- и ЯКР-исследования тяжелых фермионных сверхпроводников CeTIn.5(Т = Со и Ir) ». Phys. Ред. B. 64 (13): 134526. Bibcode:2001ПхРвБ..64м4526К. Дои:10.1103 / PhysRevB.64.134526.
  12. ^ Идзава, К .; и другие. (2001). «Угловое положение узлов в сверхпроводящей щели квази-2D тяжелофермионного сверхпроводника CeCoIn5". Phys. Rev. Lett. 87 (5): 057002. arXiv:cond-mat / 0104225. Bibcode:2001PhRvL..87e7002I. Дои:10.1103 / PhysRevLett.87.057002. PMID  11497799. S2CID  2738552.
  13. ^ Б. Б. Чжоу и др., Nature Physics 9, 474–479 (2013) 'Визуализация узловой тяжелой фермионной сверхпроводимости в CeCoIn.5'
  14. ^ Kenzelmann, M .; Гербер, С .; Gavilano, J.L .; Strässle, T .; Bianchi, A.D .; Ressouche, E .; Мовшович, Р .; Бауэр; Sarrao, J.L .; Томпсон, Дж. Д. (2010). "Доказательства наличия магнитно-управляемой сверхпроводящей Q-фазы CeCoIn.5". Phys. Rev. Lett. 104 (12): 127001. Bibcode:2010PhRvL.104l7001K. Дои:10.1103 / PhysRevLett.104.127001. PMID  20366558.