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Aug 16, 2023

보스 유리와 페르미 유리

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12434 (2023) 이 기사 인용 730 액세스 1 Altmetric Metrics 세부 정보 2차원 초전도 물질이 양자 위상을 겪는 것으로 알려져 있습니다.

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 12434(2023) 이 기사 인용

730 액세스

1 알트메트릭

측정항목 세부정보

2차원 초전도 물질은 국부적인 상태에서 초전도성으로 양자 상전이를 겪는 것으로 알려져 있다. 무질서한 시료를 냉각하면 페르미 유리에서 보존(쿠퍼 쌍)이 생성되고 보스 유리를 통해 초전도성에 도달합니다. 그러나 페르미 유리에서 보스 유리로의 전환을 나타내는 보편적인 표현은 존재하지 않는다. 여기에서 우리는 간단한 \(\beta\)-함수 분석 측면에서 Fermi 유리에서 Bose 유리로 실험적인 재정규화 그룹 흐름을 발견했습니다. 이 흐름의 보편성을 논의하기 위해 우리는 명백히 다른 시스템, 즉 Nd 기반 2차원 층상 페로브스카이트와 초박형 Pb 필름을 분석했습니다. 우리는 페르미 유리에 대한 모든 실험 데이터가 전통적인 자기 일관성 \(\beta\)-함수에 아름답게 들어맞는다는 것을 발견했습니다. 그러나 놀랍게도 기존의 \(\beta\)-함수에 수직인 흐름은 두 시스템의 약하게 국소화된 영역에서 관찰되며, 여기서 국소화가 더욱 약해집니다. 결과적으로 우리는 \(R_\Box = h/e^{2}\)에 가까운 새로운 2차원 임계 시트 저항을 사용하여 Bose 유리에서 Fermi 유리로의 보편적인 전환을 제안합니다.

2차원(2D) 무질서 시스템의 양자 국소 영역(온도가 감소함에 따라 전기 저항이 증가하는 영역)의 전기 전도도는 페르미 유리1,2,3,4,5,6,7 즉, 강력하게 상관된 시스템의 경우 Mott 현지화8,9, 비상호작용 시스템16 및 Bose glass17,18의 경우 Anderson 현지화10,11,12,13,14,15입니다. 보스 유리상은 페르미 유리와 유사한 특성을 갖는 절연체 상으로, 담금질된 2차원 무질서의 결과로 2차원 보존이 국부화되는 상으로 설명할 수 있습니다. 앤더슨 지역화는 \(\beta\)-함수 분석10,19을 사용하여 연구되었습니다. Mott 위치 파악은 Mott 가변 범위 호핑 전도(VRH)20 및 Boson Hubbard 모델8,21,22에 대한 Fisher 스케일링을 통해 연구되었습니다. 최근 Kapitulnik et al.23은 초전도 임계 시트 저항8,24\(h/4e^2\) 이하 영역에서 기존 통념을 뒤집고 양자 국지적 영역과 다른 변칙적인 금속 상태가 있음을 보여주었습니다. 그러나 보손-페르미온 혼합물이나 페르미 유리에서 보스 유리로의 전환은 양자 국지적 체제에서 고려되지 않았습니다.

이 기사에서 우리는 \(\beta\)-함수 분석 측면에서 Fermi 유리에서 Bose 유리로의 실험적 재정규화 그룹 흐름을 발견했습니다. Bose glass와 Fermi glass의 경계인 임계 면저항은 그림 1과 같이 \(h/e^{2}\) 부근으로 나타납니다.

2차원 무질서 초전도 물질의 개략적인 상태 다이어그램. 이 에어티클의 분석에서는 초전도성에 도달하기 전에 Bose 유리에서 Fermi 유리로의 변화 동작을 보여주기 위해 \(\beta\)-함수를 사용했습니다(양방향 빨간색 화살표). Bose glass와 Fermi glass의 경계인 임계 면저항은 약 \(h/e^{2}\)(빨간색 점)으로 표시됩니다. 양방향 검은색 점선 화살표는 Paalanen et al.의 실험을 나타냅니다.

이 흐름의 보편성을 논의하기 위해 우리는 명백히 다른 시스템, 즉 Nd 기반 2차원 층상 페로브스카이트와 초박형 Pb 필름을 분석했습니다. \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4}\) 및 \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{PdO의 층상 페로브스카이트 구조 }}_{4}\)는 \(T'\)-구조라고 하며25, 전도층이 정사각형 평면 단위로 구성되어 이상적인 2차원 전자 전도도를 갖습니다. 무화과. 2는 \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4-x}F_{x}\) 단결정26, \({\textrm)에 대한 전기 저항의 온도 의존성을 보여줍니다. {Nd}}_{2-x}{\textrm{Ce}}_{x}{\textrm{CuO}}_{4}\) 박막27 및 \({\textrm{Nd}}_{2 -x}{\textrm{Ce}}_{x}{\textrm{PdO}}_{4}\) 박막28. 도핑은 \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{CuO}}_{4}\) 시스템이 국소 상태에서 초전도 상태, 즉 초전도 절연 상태로 양자 위상 전이를 겪게 합니다. (S–I) 전환. 도핑량에 관계없이 \({\textrm{Nd}}_{2}{\textrm{PdO}}_{4}\) 시스템에서는 초전도성이 관찰되지 않습니다28. 반면, 초박형 Pb 필름은 Pb의 증발에 의해 현장에서 순차적으로 성장합니다. 막 두께가 증가함에 따라 막은 절연체에서 초전도체로 변합니다(그림 2).