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Aug 16, 2023
ボーズガラスとフェルミガラス
Scientific Reports volume 13、記事番号: 12434 (2023) この記事を引用 730 アクセス 1 Altmetric Metrics の詳細 二次元超伝導材料は量子相を経ることが知られています
Scientific Reports volume 13、記事番号: 12434 (2023) この記事を引用
730 アクセス
1 オルトメトリック
メトリクスの詳細
二次元超伝導材料は、局在状態から超伝導状態への量子相転移を起こすことが知られている。 無秩序なサンプルを冷却すると、フェルミガラスからボーソン（クーパー対）が生成され、ボーズガラスを通って超伝導に達します。 しかし、フェルミガラスからボーズガラスへの移行を表す普遍的な表現はまだありません。 ここで、単純な \(\beta\) 関数解析の観点から、フェルミ ガラスからボーズ ガラスへの繰り込み群の流れを実験的に発見しました。 この流れの普遍性を議論するために、我々は明らかに異なるシステム、すなわち Nd ベースの二次元層状ペロブスカイトと極薄 Pb 膜を分析しました。 フェルミガラスに関する実験データはすべて、従来の自己無撞着な \(\beta\) 関数に見事に収まることがわかりました。 しかし、驚くべきことに、従来の \(\beta\) 関数に垂直な流れは、両方のシステムの弱く局在化された領域で観察され、局在化はさらに弱くなります。 したがって、\(R_\Box = h/e^{2}\) に近い新しい 2 次元臨界シート抵抗を持つボーズ ガラスからフェルミ ガラスへの普遍的な移行を提案します。
二次元（2D）無秩序系の量子局在領域（温度が低下すると電気抵抗が増加する領域）における電気伝導度は、フェルミガラスの観点から議論されてきました1、2、3、4、5、6、7。すなわち、強相関システムの場合はモット定位 8,9、非相互作用システムの場合はアンダーソン定位 10,11,12,13,14,15、およびボーズ ガラス 17,18 です。 ボーズ ガラス相は、フェルミ ガラスと同様の特性を持つ絶縁体相であり、クエンチされた 2D 無秩序の結果として 2D ボーソンが局在化した相として説明できます。 アンダーソンの局在化は、\(\beta\) 関数分析を使用して研究されています10,19。 モットの局在化は、モット可変範囲ホッピング伝導 (VRH) 20 およびボソン ハバード モデルのフィッシャー スケーリングを介して研究されています 8,21,22。 最近、Kapitulnik ら 23 は、超伝導臨界シート抵抗 8,24 \(h/4e^2\) 以下の領域に従来の常識を覆す、量子局在領域とは異なる異常な金属状態が存在することを示しました。 しかし、ボーソンとフェルミオンの混合物やフェルミガラスからボーズガラスへの転移は、量子局在領域では考慮されていません。
この記事では、 \(\beta\) 関数解析の観点から、フェルミ ガラスからボーズ ガラスへの繰り込み群の流れを実験的に発見しました。 ボーズガラスとフェルミガラスの境界となる臨界シート抵抗は、図1に示すように \(h/e^{2}\) 付近であることが示されています。
2D 無秩序超伝導材料の概略状態図。 この記事の分析では \(\beta\) 関数を使用して、超伝導 (双方向の赤い矢印) に達する前のボーズ ガラスからフェルミ ガラスへの変化の挙動を示しました。 ボーズガラスとフェルミガラスの境界である臨界シート抵抗は、\(h/e^{2}\) 付近であることが示されています (赤い点)。 双方向の黒い点線の矢印は、Paalanen らの実験を表しています18。
この流れの普遍性を議論するために、我々は明らかに異なるシステム、すなわち Nd ベースの二次元層状ペロブスカイトと極薄 Pb 膜を分析しました。 \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4}\) と \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{PdO) の層状ペロブスカイト構造}}_{4}\) は \(T'\) 構造 25 と呼ばれ、導電層が正方形の平面単位で構成されているため、理想的な 2D 電子伝導度を持ちます。 イチジク。 図 2 は、\({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4-x}F_{x}\) 単結晶の電気抵抗の温度依存性を示しています26、\({\textrm {Nd}}_{2-x}{\textrm{Ce}}_{x}{\textrm{CuO}}_{4}\) 薄膜27、および \({\textrm{Nd}}_{2) -x}{\textrm{Ce}}_{x}{\textrm{PdO}}_{4}\) 薄膜28. ドーピングにより、\({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4}\) 系は局在状態から超伝導状態、つまり超伝導絶縁状態への量子相転移を引き起こします。 (S-I) 遷移。 \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{PdO}}_{4}\) 系では、ドーピング量に関係なく超伝導は観察されません28。 一方、Ｐｂ極薄膜２９は、Ｐｂの蒸着によりその場で順次成長する。 膜厚が増すと絶縁体から超電導体に変化します（図2）。