Блог

Aug 22, 2023

Бозе-стекло и стекло Ферми.

Scientific Reports Volume 13, Номер статьи: 12434 (2023) Цитировать эту статью 1195 Доступов 1 Подробности о альтметрической метрике Известно, что двумерные сверхпроводящие материалы подвергаются квантовому воздействию.

Том 13 научных докладов, Номер статьи: 12434 (2023) Цитировать эту статью

1195 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Известно, что двумерные сверхпроводящие материалы претерпевают квантовый фазовый переход из локализованного состояния в сверхпроводимость. При охлаждении неупорядоченных образцов бозоны (куперовские пары) генерируются из ферми-стекла и достигают сверхпроводимости через бозе-стекло. Однако универсального выражения, описывающего переход от ферми-стекла к бозе-стеклу, не существует. Здесь мы обнаружили экспериментальный поток ренормгруппы из ферми-стекла в бозе-стекло с помощью простого анализа \(\beta\)-функций. Для обсуждения универсальности этого течения мы проанализировали явно разные системы: двумерный слоистый перовскит на основе Nd и ультратонкую пленку Pb. Мы обнаружили, что все наши экспериментальные данные для ферми-стекла прекрасно вписываются в обычную самосогласованную \(\beta\)-функцию. Однако удивительно, что течения, перпендикулярные обычной \(\beta\)-функции, наблюдаются в слабо локализованном режиме обеих систем, где локализация становится еще слабее. Следовательно, мы предлагаем универсальный переход от бозе-стекла к ферми-стеклу с новым двумерным критическим сопротивлением слоя, близким к \(R_\Box = h/e^{2}\).

Электропроводность в квантово-локализованном режиме (режим, когда электрическое сопротивление увеличивается с понижением температуры) двумерных (2D) неупорядоченных систем обсуждалась в терминах ферми-стекла1,2,3,4,5,6,7. , т.е. локализация Мотта8,9 для сильно коррелированных систем и локализация Андерсона10,11,12,13,14,15 для невзаимодействующих систем16 и бозе-стекла17,18. Фаза бозе-стекла представляет собой изоляторную фазу со свойствами, подобными свойствам ферми-стекла, и может быть описана как фаза, в которой 2D-бозоны локализованы в результате закаленного 2D-беспорядка. Локализация Андерсона изучалась с помощью анализа \(\beta\)-функций10,19. Локализация Мотта изучалась с помощью прыжковой проводимости с переменной дальностью Мотта (VRH)20 и с помощью масштабирования Фишера для бозонной модели Хаббарда8,21,22. Недавно Капитульник и др.23 показали, что существует аномальное состояние металла, которое опровергает общепринятое мнение в режиме ниже сверхпроводящего критического поверхностного сопротивления8,24 \(h/4e^2\) и отличается от квантового локализованного режима. Однако бозон-фермионная смесь или переход от ферми-стекла к бозе-стеклу в квантовом локализованном режиме не рассматривались.

В этой статье мы обнаружили экспериментальный поток ренормгруппы из ферми-стекла в бозе-стекло с точки зрения \(\beta\)-функционального анализа. Критическое поверхностное сопротивление, которое является границей между бозе-стеклом и ферми-стеклом, составляет около \(h/e^{2}\), как показано на рис. 1.

Схематическая фазовая диаграмма двумерных неупорядоченных сверхпроводящих материалов. В анализе в этой статье использовалась \(\beta\)-функция, чтобы показать поведение перехода от бозе-стекла к ферми-стеклу до достижения сверхпроводимости (двунаправленная красная стрелка). Критическое поверхностное сопротивление, которое является границей между бозе-стеклом и ферми-стеклом, составляет около \(h/e^{2}\) (красная точка). Двунаправленная черная пунктирная стрелка представляет эксперименты Пааланена и др.18.

Для обсуждения универсальности этого течения мы проанализировали явно разные системы: двумерный слоистый перовскит на основе Nd и ультратонкую пленку Pb. Слоистая структура перовскита \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4}\) и \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{PdO }}_{4}\) называется \(T'\)-структурой25 и имеет идеальную двумерную электронную проводимость, поскольку проводящий слой состоит из плоских квадратных блоков. ИНЖИР. 2 показана температурная зависимость электросопротивления монокристаллов \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4-x}F_{x}\)26, \({\textrm {Nd}}_{2-x}{\textrm{Ce}}_{x}{\textrm{CuO}}_{4}\) тонкие пленки27 и \({\textrm{Nd}}_{2 -x}{\textrm{Ce}}_{x}{\textrm{PdO}}_{4}\) тонкие пленки28. Легирование приводит к тому, что система \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4}\) подвергается квантовому фазовому переходу из локализованного состояния в сверхпроводящее состояние, т.е. (S – I) переход. Сверхпроводимость не наблюдается в системе \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{PdO}}_{4}\) независимо от количества легирования28. С другой стороны, ультратонкая пленка Pb29 выращивается последовательно in situ путем испарения Pb. С увеличением толщины пленка превращается из диэлектрика в сверхпроводник (рис. 2).