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

点击翻译按钮获取中文摘要

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．