Podavlenie sverkhprovodyashchikh fluktuatsi v mnogozonnykh sverkhprovodnikakh kak mekhanizm povysheniya kriticheskoy temperatury (Miniobzor)

Cover Page
  • Authors: Krasavin A.V1,2, Vagov A.V2, Vasenk A.S2,3, Stolyarov V.S4,5,6, Shanenko A.A2
  • Affiliations:
    1. Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ
    2. Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”
    3. Отделение теоретической физики им. И.Е.Тамма, Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН
    4. Национальный исследовательский университет “Московский институт стали и сплавов”
    5. Центр перспективных методов мезофизики и нанотехнологий, Национальный исследовательский университет “Московский физико-технический институт”
    6. Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова
  • Issue: Vol 119, No 3-4 (2024)
  • Pages: 234-252
  • Section: Articles
  • URL: https://rjmseer.com/0370-274X/article/view/664156
  • DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567824030121
  • EDN: https://elibrary.ru/sqssqt
  • ID: 664156

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Сочетание сильно связанных пар носителей заряда и слабых сверхпроводящих флуктуаций является важным условием достижения высокотемпературной сверхпроводимости. Обзор посвящен реализации этого условия в многозонных сверхпроводниках, при котором сильносвязанные пары носителей заряда в мелкой зоне проводимости (уровень Ферми близок ко дну/потолку зоны) сосуществуют с обычными, слабо флуктуирующими куперовскими парами, формирующимися в глубокой зоне. В результате джозефсоновского обмена парами между конденсатами в разных зонах такая система характеризуется высокой критической температурой когерентности, обусловленной наличием сильносвязанных пар и подавлением сверхпроводящих флуктуаций. Это подавление не требует никаких особых условий и является практически полным даже при наличии слабой джозефсоновской связи мелкой зоны со стабильным конденсатом глубокой зоны.

About the authors

A. V Krasavin

Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ; Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Email: avkrasavin@gmail.com
Москва, Россия; Москва, Россия

A. V Vagov

Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Москва, Россия

A. S Vasenk

Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”; Отделение теоретической физики им. И.Е.Тамма, Физический институт им. П.Н.Лебедева РАН

Москва, Россия; Москва, Россия

V. S Stolyarov

Национальный исследовательский университет “Московский институт стали и сплавов”; Центр перспективных методов мезофизики и нанотехнологий, Национальный исследовательский университет “Московский физико-технический институт”; Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики им. Н.Л.Духова

Москва, Россия; Долгопрудный, Россия; Москва, Россия

A. A Shanenko

Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”

Москва, Россия

References

  1. J. Bardeen, L. N. Cooper, and J. R. Schrieffer, Phys. Rev. B 108, 1175 (1957).
  2. J. G. Bednorz and K. A. Müller, Zeitschrift für Physik B Condensed Matter 64, 189 (1957).
  3. V. J. Emery and S. A. Kivelson, Nature 374, 434 (1995).
  4. M. Buchanan, Nature 409, 8 (2001).
  5. M. V. Sadovskii, Phys.-Uspekhi 44, 515 (2001).
  6. C. Varma, Nature 468, 184 (2010).
  7. S.I. Vedeneev, Phys.-Uspekhi 64, 890 (2021).
  8. S. Borisenko, Nature Materials 12, 600 (2013).
  9. I.M. Lifshitz, JETP 38, 1569 (1969).
  10. G. E. Volovik, Low Temp. Phys. 43, 47 (2017).
  11. A. I. Coldea and M. D. Watson, Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 9, 125 (2018).
  12. Ketterson and S. Song, Superconductivity, Cambridge University Press, Cambridge, United Kingdom (1999).
  13. A. Larkin and A. Varlamov, Theory of Fluctuations in Superconductors, Oxford University Press, Oxford, USA (2005).
  14. K.B. Efetov and A. I. Larkin, Soviet Physics JETP 39, 1129 (1974).
  15. L.P. Gor’kov and I. E. Dzyaloshinskii, Soviet Physics JETP 40, 198 (1975).
  16. D. Jerome, A. Mazaud, M. Ribault, and K. Bechgaard, Journal de Physique Lettres 41, 95 (1980).
  17. Y. Lubashevsky, E. Lahoud, K. Chashka, D. Podolsky, and A. Kanigel, Nature Physics 8, 309 (2012).
  18. K. Okazaki, Y. Ito, Y. Ota, Y. Kotani, T. Shimojima, T. Kiss, S. Watanabe, C.-T. Chen, S. Niitaka, T. Hanaguri, H. Takagi, A. Chainani, and S. Shin, Sci. Rep. 4, (2014).
  19. S. Kasahara, T. Watashige, Y. K. T. Hanaguri, T. Yamashita, Y. Shimoyama, Y. Mizukami, R. Endo, H. Ikeda, A. Kazushi, T. Terashima, S. Uji, T. Wolf, H. von Löhneysenf, T. Shibauchi, and Y. Matsuda, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 111, 16309 (2014).
  20. S. Rinott, K. B. Chashka, A. Ribak, E. D. L. Rienks, A. Taleb-Ibrahimi, P. L. Fevre, F. Bertran, M. Randeria, and A. Kanigel, Sci. Adv. 3, e1602372 (2017).
  21. T. Hanaguri, S. Kasahara, J. Böker, I. Eremin, T. Shibauchi, and Y. Matsuda, Phys. Rev. Lett. 122, 077001 (2019).
  22. W. Huang, H. Lin, C. Zheng, Y. Yin, X. Chen, and S.-H. Ji, Phys. Rev. B 103, 094502 (2021).
  23. H. Lin, W. Huang, G. Rai, Y. Yin, L. He, Q.-K. Xue, S. Haas, S. Kettemann, X. Chen, and S.-H. Ji, Phys. Rev. B 107, 104517 (2023).
  24. Y. Mizukami, M. Haze, O. Tanaka, K. Matsuura, D. Sano, J. Böoker, I. Eremin, S. Kasahara, Y. Matsuda, and T. Shibauchi, Commun. Phys. 6, 183 (2023).
  25. H. Suhl, B. T. Matthias, and L. R. Walker, Phys. Rev. Lett. 3, 552 (1959).
  26. V. A. Moskalenko, Phys. Met. Metallogr. 8, 25 (1959).
  27. M. Greiner, C. A. Regal, and D. S. Jin, Nature 426, 537 (2003).
  28. I. Bloch, J. Dalibard, and W. Zwerger, Rev. Mod. Phys. 80, 885 (2008).
  29. L. P. Gor’kov, JETP 36, 1918 (1959).
  30. H. Doh, M. Sigrist, B. K. Cho, and S.-I. Lee, Phys. Rev. Lett. 83, 5350 (1999).
  31. I. Askerzade, A. Gencer, and N. Guclö, Supercond. Sci. Technol. 15, L13 (2002).
  32. I. Askerzade, A. Gencer, and N. Guclö, Supercond. Sci. Technol. 15, L17 (2002).
  33. T. T. Saraiva, P. J. F. Cavalcanti, A. Vagov, A. S. Vasenko, A. Perali, L. Dell’Anna, and A. A. Shanenko, Phys. Rev. Lett. 125, 217003 (2020).
  34. A. A. Shanenko, T. T. Saraiva, A. Vagov, A. S. Vasenko, and A. Perali, Phys. Rev. B 105, 214527 (2022).
  35. V. L. Ginzburg and L. D. Landau, JETP 20(12), 1064 (1950).
  36. L. Salasnich, A. A. Shanenko, A. Vagov, J. A. Aguiar, and A. Perali, Phys. Rev. B 100, 064510 (2019).
  37. T. T. Saraiva, L. I. Baturina, and A. A. Shanenko, J. Phys. Chem. Lett. 12, 11604 (2021).
  38. B. T. Geilikman, R. O. Zaitsev, and V. Z. Kresin, Fizika Tverdogo Tela 9(3), 821 (1967).
  39. V. Z. Kresin, Journal of Low Temperature Physics 11, 519 (1973).
  40. J. Geyer, R. M. Fernandes, V. G. Kogan, and J. Schmalian, Phys. Rev. B 82, 104521 (2010).
  41. A. A. Shanenko, M. V. Milosevic, F. M. Peeters, and A. V. Vagov, Phys. Rev. Lett. 106, 047005 (2011).
  42. A. Z. Pokrovskii and V. L. Patashinskii, Fluctuation Theory of Phase Transitions, Pergamon Press, Oxford, USA (1999).
  43. D. R. Nelson and J. M. Kosterlitz, Phys. Rev. Lett. 39, 1201 (1977.
  44. A. L. Fetter and J. D. Walecka, Quantum Theory of Many-Particle Systems, Dover Publications, N.Y., USA (2003).
  45. A. Vagov, A. A. Shanenko, M. V. Milosevic, V. M. Axt, V. M. Vinokur, J. A. Aguiar, and F. M. Peeters, Phys. Rev. B 93, 174503 (2016).
  46. S. Wolf, A. Vagov, A. A. Shanenko, V. M. Axt, A. Perali, and J. A. Aguiar, Phys. Rev. B 95, 094521 (2017).
  47. J. M. Kosterlitz and D. J. Thouless, Journal of Physics C: Solid State Physics 6, 1181 (1973).
  48. P. G. de Gennes, Superconductivity Of Metals And Alloys, CRC Press, N.Y., USA (1999).
  49. A. Vagov, A. A. Shanenko, M. V. Milosevic, V. M. Axt, and F. M. Peeters, Phys. Rev. B 86, 144514 (2012).
  50. A. Cappellaro and L. Salasnich, Sci. Rep. 10, 9088 (2020).
  51. H. Z. Zhi, T. Imai, F. L. Ning, J.-K. Bao, and G.-H. Cao, arXiv:1501.00713, 2015.
  52. C. C. Hao Jiang, Guanghan Cao, arXiv:1412.1309 (2015).
  53. R. Brusetti, P. Monceau, M. Potel, P. Gougeon, and M. Sergent, Solid State Commun. 66(2), 181 (1988).
  54. J.-F. Mercure, A. F. Bangura, X. Xu, N. Wakeham, A. Carrington, P. Walmsley, M. Greenblatt, and N. E. Hussey, Phys. Rev. Lett. 108, 187003 (2012).
  55. J.-K. Bao, J.-Y. Liu, C.-W. Ma, Z.-H. Meng, Z.-T. Tang, Y. -L. Sun, H.-F. Zhai, H. Jiang, H. Bai, C.-M. Feng, Z. -A. Xu, and G.-H. Cao, Phys. Rev. X 5, 011013 (2015).
  56. Z.-T. Tang, J.-K. Bao, Y. Liu, Y.-L. Sun, A. Ablimit, H.-F. Zhai, H. Jiang, C.-M. Feng, Z.-A. Xu, and G.-H. Cao, Phys. Rev. B. 91(2), 020506(R) (2015).
  57. Z.-T. Tang, J.-K. Bao, Z. Wang, H. Bai, H. Jiang, Y. Liu, H.-F. Zhai, C.-M. Feng, Z.-A. Xu, and G.-H. Cao, Science China Materials 58(1), 16 (2015).
  58. C. Xu, N. Wu, G.-X. Zhi, B.-H. Lei, X. Duan, F. Ning, C. Cao, and Q. Chen, npj Computational Materials 6(1), 30 (2020).
  59. H. Lin, W. Huang, G. Rai, Y. Yin, L. He, Q.-K. Xue, S. Haas, S. Kettemann, X. Chen, and S.-H. Ji, arXiv:2209.00758, 2023.
  60. S.-Q. Wu, C. Cao, and G.-H. Cao, Phys. Rev. B 100, 155108 (2019).
  61. J. Ranninger and J. M. Robin, Phys. Rev. B 53, R11961 (1996).
  62. J. Sous, Y. He, and S. A. Kivelson, npj Quantum Mater. 8, 25 (2023).
  63. T. Terashima, N. Kikugawa, A. Kiswandhi et al. (Collaboration), Phys. Rev. B 90, 144517 (2014).
  64. Q. Chen, J. Stajic, S. Tan, and K. Levin, Phys. Rep. 412, 1 (2005).
  65. Y. Lubashevsky, E. Lahoud, K. Chashka, D. Podolsky, and A. Kanigel, arXiv:1107.1487 (2012).
  66. K. Okazaki, Y. Ito, Y. Ota, Y. Kotani, T. Shimojima, T. Kiss, S. Watanabe, C.-T. Chen, S. Niitaka, T. Hanaguri, H. Takagi, A. Chainani, and S. Shin, arXiv:1307.7845 (2014).
  67. Y. Nakagawa, Y. Kasahara, T. Nomoto, R. Arita, T. Nojima, and Y. Iwasa, Science 372, 190 (2021).
  68. Y. Suzuki, K. Wakamatsu, J. Ibuka, H. Oike, T. Fujii, K. Miyagawa, H. Taniguchi, and K. Kanoda, Phys. Rev. X 12, 011016 (2022).
  69. S. Lee, J.-H. Kim, and Y.-W. Kwon, arXiv:2307.12008 (2023).
  70. S. Lee, J. Kim, H.-T. Kim, S. Im, S. An, and K. H. Auh, arXiv:2307.12037 (2023).
  71. L. Si, M. Wallerberger, A. Smolyanyuk, S. di Cataldo, J. M. Tomczak, and K. Held, arXiv:2308.04427 (2023).
  72. H. Wu, L. Yang, B. Xiao, and H. Chang, arXiv:2308.01516 (2023).
  73. K. Kumar, N. K. Karn, Y. Kumar, and V. P. S. Awana, arXiv:2308.03544 (2023).
  74. Q. Hou, W. Wei, X. Zhou, Y. Sun, and Z. Shi, arXiv:2308.01192.
  75. Y. Jiang, S. B. Lee, J. Herzog-Arbeitman, J. Yu, X. Feng, H. Hu, D. Calugaru, P. S. Brodale, E. L. Gormley, M. G. Vergniory, C. Felser, S. Blanco-Canosa, C. H. Hendon, L. M. Schoop, and B. A. Bernevig, arXiv:2308.05143 (2023).
  76. D. Garisto, Nature 620, 705 (2023).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук