Сверхпроводники с тяжелыми фермионами - это разновидность нетрадиционных сверхпроводников .
Первый сверхпроводник с тяжелыми фермионами , CeCu 2 Si 2 , был открыт Фрэнком Штеглихом в 1978 г. [1]
С тех пор было обнаружено более 30 сверхпроводников с тяжелыми фермионами (в материалах на основе Ce, U) с критической температурой до 2,3 K (в CeCoIn 5 ). [2]
Материал | Т С (К) | Комментарии | исходная ссылка |
---|---|---|---|
CeCu 2 Si 2 | 0,7 | первый нетрадиционный сверхпроводник | [1] |
CeCoIn 5 | 2.3 | самая высокая T C из всех тяжелых фермионов на основе Ce | [2] |
CePt 3 Si | 0,75 | первый сверхпроводник с тяжелыми фермионами с нецентросимметричной кристаллической структурой | [3] |
CeIn 3 | 0,2 | сверхпроводящие только при высоких давлениях | [4] |
UBe 13 | 0,85 | p-волновой сверхпроводник | [5] |
UPt 3 | 0,48 | несколько отдельных сверхпроводящих фаз | [6] |
URu 2 Si 2 | 1.3 | таинственная «фаза скрытого порядка» ниже 17 К | |
UPd 2 Al 3 | 2.0 | антиферромагнетик ниже 14 К | [7] |
UNi 2 Al 3 | 1.1 | антиферромагнетик ниже 5 К | [8] |
Материалы с тяжелыми фермионами представляют собой интерметаллические соединения, содержащие редкоземельные элементы или актиниды. F-электроны этих атомов гибридизуются с нормальными электронами проводимости, что приводит к квазичастицам с увеличенной эффективной массой. [ необходима цитата ]
Из измерений теплоемкости (ΔC / C (T C ) известно, что куперовские пары в сверхпроводящем состоянии также образованы тяжелыми квазичастицами. [9] В отличие от нормальных сверхпроводников, это не может быть описано БКШ-теорией. большая эффективная масса, [10] уменьшаются скорость Ферми и сравним с обратной дебаевской частотой. это приводит к неисправной картине электронов поляризующих решетки как сила притяжения. [ править ]
Некоторые сверхпроводники с тяжелыми фермионами являются кандидатами в материалы для фазы Фульде-Феррелла-Ларкина-Овчинникова (FFLO) . [11] В частности, было доказано, что CeCoIn 5 вблизи критического поля находится в состоянии FFLO. [12]
Рекомендации
- ^ a b Steglich, F .; Aarts, J .; Bredl, CD; Lieke, W .; Meschede, D .; Franz, W .; Шефер, Х. (1979). «Сверхпроводимость при сильном парамагнетизме Паули: CeCu 2 Si 2 ». Письма с физическим обзором . 43 (25): 1892–1896. Bibcode : 1979PhRvL..43.1892S . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.43.1892 . ЛВП : 1887/81461 .
- ^ а б Петрович, Ц .; Pagliuso, PG; Хандли, MF; Мовшович, Р .; Sarrao, JL; Томпсон, JD; Фиск, З .; Месяц, П. (2001). «Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами в CeCoIn 5 при 2,3 К». Журнал физики: конденсированное вещество . 13 (17): L337. arXiv : cond-mat / 0103168 . Bibcode : 2001JPCM ... 13L.337P . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 13/17/103 .
- ^ Э. Бауэр; и другие. (2004). «Сверхпроводимость тяжелых фермионов и магнитный порядок в нецентросимметричном CePt3Si». Phys. Rev. Lett . 92 (2): 027003. arXiv : cond-mat / 0308083 . Bibcode : 2004PhRvL..92b7003B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.92.027003 . PMID 14753961 .
- ^ Матур, Северная Дакота; Гроше, FM; Джулиан, SR; Уокер, ИК; Freye, DM; Haselwimmer, RKW; Лонзарич, GG (1998). «Магнитно-опосредованная сверхпроводимость в тяжелых фермионных соединениях». Природа . 394 (6688): 39. Bibcode : 1998Natur.394 ... 39M . DOI : 10.1038 / 27838 .
- ^ Отт, HR; Rudigier, H .; Фиск, З .; Смит, JL (1983). «UBe 13 : нетрадиционный актинидный сверхпроводник» (Представленная рукопись) . Phys. Rev. Lett . 50 (20): 1595. Bibcode : 1983PhRvL..50.1595O . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.50.1595 .
- ^ Стюарт, GR; Фиск, З .; Уиллис, Джо; Смит, Дж. Л. (1984). «Возможность сосуществования объемной сверхпроводимости и спиновых флуктуаций в UPt 3 » (Представленная рукопись) . Phys. Rev. Lett . 52 (8): 679. Bibcode : 1984PhRvL..52..679S . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.52.679 .
- ^ Geibel, C .; Schank, C .; Thies, S .; Kitazawa, H .; Bredl, CD; Böhm, A .; Рау, М .; Grauel, A .; Caspary, R .; Helfrich, R .; Ahlheim, U .; Вебер, G .; Стеглич, Ф. (1991). «Сверхпроводимость с тяжелыми фермионами при T c = 2K в антиферромагнетике UPd 2 Al 3 ». Z. Phys. B . 84 (1): 1. Bibcode : 1991ZPhyB..84 .... 1G . DOI : 10.1007 / BF01453750 .
- ^ Geibel, C .; Thies, S .; Качоровский, Д .; Mehner, A .; Grauel, A .; Зайдель, Б .; Ahlheim, U .; Helfrich, R .; Петерсен, К .; Bredl, CD; Стеглич, Ф. (1991). «Новый сверхпроводник с тяжелыми фермионами: UNi 2 Al 3 ». Z. Phys. B . 83 (3): 305. Bibcode : 1991ZPhyB..83..305G . DOI : 10.1007 / BF01313397 .
- ^ Нил У. Эшкрофт и Н. Дэвид Мермин, Физика твердого тела
- ^ Пфлайдерер, К. (2009). «Сверхпроводящие фазы f -электронных соединений». Обзоры современной физики . 81 (4): 1551–1624. arXiv : 0905.2625 . Bibcode : 2009RvMP ... 81.1551P . DOI : 10.1103 / RevModPhys.81.1551 .
- ^ 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 . DOI : 10,1143 / JPSJ.76.051005 .
- ^ Bianchi, A .; Мовшович, Р .; Capan, C .; Pagliuso, PG; Саррао, JL (2003). «Возможное состояние Фульде-Феррелла-Ларкина-Овчинникова в CeCoIn 5 ». Phys. Rev. Lett . 91 (18): 187004. arXiv : cond-mat / 0304420 . Bibcode : 2003PhRvL..91r7004B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.91.187004 . PMID 14611309 .