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Investigation of quantum critical phenomena in two-dimensional superconductors by thermoelectric response

通过热电响应研究二维超导体中的量子临界现象

基本信息

批准号：
20K14413
负责人：
家永紘一郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2022年度は昨年度に引き続き，磁場誘起の超伝導-金属-絶縁体転移を示す厚さ10 nmのアモルファスMoxGe1-x薄膜(試料B)を測定した．この試料では，2020年度の厚さ12 nmの試料Aよりも超伝導転移温度(Tc0 = 2.4 K)や絶対零度での上部臨界磁場(Bc2(0) = 5.5 T)が減少している．このため，常伝導相に存在する超伝導の振幅ゆらぎを相対的に広範囲にわたり測定できる．熱ゆらぎ領域(高温)と量子ゆらぎ領域(極低温)における熱電信号には，熱的相転移と量子相転移の相関長がそれぞれの臨界点で発散する振る舞いが反映される．したがって量子ゆらぎ領域を調べることは，絶対零度での異常金属状態の出現理由を明らかにするための重要な手がかりとなる．試料Bに対してTc0とBc2(0)のそれぞれ2倍の温度-磁場範囲わたって熱電効果を測定した結果，全範囲で明確な振幅ゆらぎ信号の検出に成功した．これは電気抵抗測定で検出可能な範囲をはるかに超えており，熱電効果がゆらぎに敏感であることを裏付けている．Tc0以上の高温域では，熱電信号の磁場依存性におけるピーク位置からゴースト臨界磁場B*(T)を決定できた．B*(T)は温度の減少に伴って減少し，Tc0でB*=0へと向かう．これは，熱的相転移の相関長がTc0に向かって発散的に増大することを反映している．Bc2(0)以上の高磁場域では，熱電信号の温度依存性におけるピーク位置から，量子-古典クロスオーバー線に相当するゴースト温度T*(B)を決定できた．これは世界初の実験検出であり，0.1Kまでの精密な測定によって達成された．磁場の減少に伴ってT*(B)は減少し，T*=0へと到達する磁場がBc2(0)以下の異常金属状態の範囲内に位置することがわかった．この結果は，試料Aの結果が示唆する異常金属状態の臨界性を，より明確に裏付けるものである．

In 2022, the magnetic field-induced superconductive-metal-insulator shift was measured in MoxGe1-x thin films (sample B) with a thickness of 10 nm. For this sample, the sample thickness of 12 nm in 2020 is reduced by the transition temperature (Tc0 = 2.4 K) and the upper critical magnetic field (Bc2 (0) = 5.5 T). The amplitude and phase of the waveguide are measured. Thermal phase shift, quantum phase shift, correlation length, critical point, dispersion, oscillation, reflection, reflection. It is an important tool to regulate the quantum field and clarify the reasons for the occurrence of abnormal metal states at absolute zero. Sample B: Tc0 to Bc2 (0) and 2 times the temperature-magnetic field range. The pyroelectric effect is measured. The detection of the amplitude signal is successful. In the high temperature region above Tc0, the magnetic field dependence of the thermoelectric signal is determined by the critical magnetic field B*(T).B*(T) decreases with the decrease in temperature. The correlation length of the thermal phase shift increases from Tc0 to Tc 2 (0). In the high magnetic field region above Tc 2 (0), the temperature dependence of the thermoelectric signal is determined by the position of the quantum-classical line. This is the first time in the world that we've measured the temperature, 0.1K. The magnetic field decreases with T*(B) decreasing, T*=0, and reaches the magnetic field Bc2 (0) or less, and the abnormal metal state is located within the range. The results of Sample A indicate the criticality of abnormal metal states.