İlerleme | Heavy Fermion Superconductor UTe2'nin Teorik Araştırma İlerlemesi
Bu yılın başından bu yana, UTe2 ağır fermiyon malzemesinde düşük sıcaklıkta süper iletkenliğin keşfi, birçok insanın endişelerini uyandırdı. Dikkat . Nükleer manyetik rezonans deneyleri, süperiletkenliğinin bir çift spin üçlü hali olabileceğini buldu. Spesifik ısı ölçümü, eşleştirilmiş enerji aralığının bir nokta düğümüne sahip olduğunu ortaya koyuyor, ancak özgül ısı katsayısı, sıfır sıcaklık sınırı altında normal durumun yarısına kadar uzanıyor, bu nedenle teori Önermek Süperiletkenlik durumu, üniter olmayan bir izo-spin üçlü durum çiftlemesidir.Sadece bir spin oryantasyonu çiftlenir ve diğer spin oryantasyonu, önemsiz olmayan topolojik uyarıma sahip olabilen normal durumda kalır.
UTe2'nin süperiletkenliğini anlamak için, Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi / Pekin Yoğun Madde Fiziği ülke Araştırma merkezinin EX9 grubundan araştırmacı Yang Yifeng, doktora öğrencilerine Xu Yuanji ve Sheng Yutao'ya materyali dikkatlice analiz etmek için ilk prensipler yöntemini (DFT + U) kullanmaları talimatını verdi ve manyetik ve enerji bandı özelliklerinin f-elektron Coulomb etkisinden büyük ölçüde etkilendiğini buldu. Şekil 1 ve Şekil 2'de gösterildiği gibi, Coulomb etkisi dikkate alınmadığında, enerji bandı hesaplaması deneyle tutarsız olan yarı iletken bant aralığını verir.Sadece güçlü bir Coulomb etkisi uygulandığında deneyin gerektirdiği metal tipi enerji bandı elde edilebilir (Şekil 1). Sonuç ayrıca dinamik ortalama alan hesaplaması (DFT + DMFT) ile desteklenir. Bu durumda, UTe2'nin manyetik özellikleri, ağır fermiyon sisteminde nadir görülen (Şekil 2) ve elektron tipi ve delik tipi iki yarı-iki boyutlu Fermi yüzeyine sahip iki ayaklı bir merdiven yapısı sunar (Şekil 3) . Bu tür Fermi yüzeyi için simetri analizi, güçlü spin-yörünge kuplajı altında yalnızca B2u veya B3u temsilinin nokta düğümlerine sahip olduğunu gösterir (Şekil 4). Boşluk Fermi yüzeyinin daha büyük bir etkili kütleye ve daha iyi yuvalanmaya sahip olduğu göz önüne alındığında, süper iletken durum B3u eşleşmesi olmalıdır ve nokta düğümünün boşluk Fermi yüzeyinde olması beklenir.
Yukarıdaki analiz, sıfır alanındaki UTe2'nin süper iletken durumunun, başlangıçta düşünülen üniter olmayan eşit spin eşleşmesi olmadığı ve daha önce beklenen tekil topolojik özelliklere sahip olmadığı anlamına gelir.Aynı zamanda, genişlemeli sıfır sıcaklık özgül ısı katsayısının sıfıra eğilimli olması gerektiğini öngörür. İlginç bir şekilde, yukarıdaki çalışırken, yeni deneyler özgül ısının daha düşük bir sıcaklıkta yükseldiğini ve sıfır sıcaklık epitaksisinin artık özgül ısısının bir tür kuantum kritik saçılma katkısından kaynaklanabileceğini bulmuştur; termal iletkenlik ölçümü ayrıca taşıyıcının Konsantrasyon, sıfır sıcaklıkta sıfır olma eğilimindedir ve destek noktası düğümleri, hesaplamayla tutarlı olan a ekseni yönünde (delik Fermi yüzeyi) bulunur. Teori tarafından keşfedilen özel manyetik özellikler, sistemin derinlemesine çalışmaya değer olan manyetik alan ve basıncın kontrolü altında karmaşık davranışlar sergilediği anlamına gelir. PRL gözden geçirenleri, bu çalışmanın UTe2'yi anlamak için temel bir çerçeve sağladığı yorumunu yaptı.
İlgili çalışma "Physics Review Letters" [Phys. Rev. Lett. 123, 217002 (2019)] 'de yayınlandı ve alındı ülke Çin Doğa Bilimleri Vakfı (11774401, 11974397), Bilim ve Teknoloji Bakanlığı (2017YFA0 30 3103, 2015 CB921 30 3) Çin Bilimler Akademisi Gençleri Teşvik Derneği'nden destek.
Şekil 1: UTe2'nin güçlü Coulomb eylemi altında metalik davranışı gösteren enerji bandı yapısı.
Şekil 2: Güçlü Coulomb eylemi altında bir merdiven yapısını gösteren UTe2'nin manyetik özellikleri.
Şekil 3: Oyuk tipi Fermi yüzeyinin daha büyük bir etkili kütle ve güçlü iç içe geçme özellikleri sunduğu UTe2'nin yarı iki boyutlu Fermi yüzeyi. Sıfır alan altındaki süper iletkenlik B3u eşleşmesidir ve nokta düğümleri boşluk Fermi yüzeyindedir.
Şekil 4: UTe2 spinlerinin üçlü eşleşmesinin olası bir temsili. İki boyutlu Fermi yüzeyini hizalayan simetri analizi, yalnızca üniter olmayan B2u ve güçlü dönme yörüngesine sahip B3u'nun nokta düğümlerine sahip olduğunu gösterir.
Referanslar
Yuanji Xu, Yutao Sheng ve Yi-feng Yang *, Phys. Rev. Lett. 123, 217002 (2019)
Düzenleme: Olmak
Görüntülemek için başlığa tıklayın
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.
