为了阐明铜酸盐的序参量对称性,通过μ子自旋旋转测量了YBa $_2$ Cu $_4$ O $_8$单晶中沿结晶学方向$a$、$b$和$c$的磁穿透深度$λ$.该方法是直接的、体积敏感的和明确的。$λ_a^{-2}$和$λ_b^{-2}$的温度依赖性在低温下表现出一个拐点,这对于平面内具有$s+d-$波特征的双能隙超导(TGS)是典型的。在平面周围观察到纯s波间隙,从而突出了c轴效应的重要作用。我们的结论是,这些都是普遍的和普遍的特点,在大部分的铜酸盐。
英文摘要:
To clarify the order parameter symmetry of cuprates, the magnetic penetration depth $λ$ was measured along the crystallographic directions $a$, $b$, and $c$ in single crystals of YBa$_2$Cu$_4$O$_8$ via muon spin rotation. This method is direct, bulk sensitive, and unambiguous. The temperature dependences of $λ_a^{-2}$ and $λ_b^{-2}$ exhibit an inflection point at low temperatures as is typical for two-gap superconductivity (TGS) with $s+d-$wave character in the planes. Perpendicular to the planes a pure s-wave gap is observed thereby highlighting the important role of c-axis effects. We conclude that these are generic and universal features in the bulk of cuprates.
Impact of Oxygen Diffusion on Superconductivity in YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ Thin Films Studied by Positron Annihilation Spectroscopy
$_2$ O $_{7-δ}$(YBCO)中的氧缺陷$δ$对高温超导性起着至关重要的作用。本文利用电子正电子湮没线的多普勒展宽谱(符合谱)原位研究了生长在SrTiO $_3$(STO)衬底上的YBCO单晶薄膜中氧浓度及其深度分布的温度依赖性。发现回火过程中的氧扩散导致$δ$的明显深度依赖性,这是使用X射线衍射无法获得的。在几分钟内达到的稳态由表面处和与STO基底的界面处的氧交换限定。此外,我们揭示了深度依赖的临界温度$T_{\mathrm{c}}$在制备和回火的YBCO薄膜。
Long range proximity effect in La2/3Ca1/3MnO3 (LCMO)/(100)YBa2Cu3O7-delta (YBCO) ferromagnet/superconductor bilayers: Evidence for induced triplet superconductivity in the ferromagnet
Magnetic field-enhanced spin freezing in YBa2Cu3O6.45 at the verge of the competition between superconductivity and charge order
使用63 Cu NMR,我们建立的自旋顺序的增强由磁场H在YBa2Cu3O6.45中产生的竞争与超导性,因为H的效果发生垂直,但不平行,CuO 2平面,它持续到字段值可比HC 2。我们还发现自旋冻结具有玻璃性质,冻结态的起始温度与H的大小无关。这些结果,再加上在附近的掺杂水平的竞争电荷有序不稳定性的存在下,是惊人的平行于那些以前在La-214中获得的。这表明一个普遍的解释磁场效应在欠掺杂的铜氧化物的增强自旋秩序的字段可能不是主要的现象,而是一个副产品的超导性和电荷之间的竞争秩序。低能量的自旋波动表现出相对较高的温度,在那里他们部分地掩盖了平面Cu网站的1/T1数据中的赝能隙的签名。
Direct Observation of Long-Term Durability of Superconductivity in YBa$_2$Cu$_3$O$_7$-Ag$_2$O Composites
我们报告了对几种YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$ $_2$ O复合材料的超导性的长期耐久性的直接观察,这些复合材料是在大约14年前首次制备和研究的[J. J. Lin { \it et al},JPN. J. Appl. Phys. { \bf 29},497(1990)]。最近对电阻和磁化进行的重新测量表明,临界转变温度在91 K。我们还发现,只有在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_7$中加入Ag $_2$ O,才能达到这种高温超导的长期环境稳定性,而纯Ag则不能。
Critical current measurements in superconductor - ferromagnet - superconductor junctions of $YBa_2Cu_3O_y$-$SrRuO_3$-$YBa_2Cu_3O_y$: No evidence for a dominant proximity induced triplet superconductivity in the ferromagnetic barrier
Coherence and superconductivity in coupled one-dimensional chains: a case study of YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{y}$
本文报道了高$T_{c}$超导体YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{y}$中Cu-O链在跨越$% y=6.28-6.75$掺杂范围内的红外响应。我们发现在中红外频率的幂律缩放与Tomonaga-Luttinger液体的预测一致的证据,从而支持链中一维运输的概念。我们分析了耦合到CuO $_{2}$平面在建立无序链片段的金属性和超导电性的作用。
Persistence of superconducting condensate far above the critical temperature in YBa$_2$(Cu,Zn)$_3$O$_y$ revealed by $c$-axis optical conductivity measurements for several Zn concentrations and carrier doping levels
"Fragile superconductivity": a kinetic glass transition in the vortex matter of the high-temperature superconductor YBa2Cu3O7-d
在自然界中发现的许多不同种类的玻璃态中,自旋玻璃和结构玻璃(例如普通窗玻璃)可能受到最多的关注。关于玻璃态的中心问题之一是“玻璃”是否是不同于“液体”相的热力学相。据信,这实际上可能是自旋玻璃的情况,而结构玻璃中的玻璃化转变似乎主要是动力学性质的。然而,过冷结构液体表现出广泛的行为,可以使用Angell的“强-脆弱”方案进行分类,其中术语“强”和“脆弱”分别指Arrhenius和高度非Arrhenius松弛行为。对于极其脆弱的液体,不能排除玻璃化转变的热力学起源。然而,缺乏对导致不同程度的脆弱性和影响动力学玻璃化转变的复杂性的微观理解。此外,不同种类的玻璃态(自旋、结构等)之间的联系(如果有的话)还不清楚在这里,我们研究了一种新型的物质,即在高温超导体(HTSC)YBa 2 Cu 3 Ox的涡旋物质的玻璃态行为。
Pressure-induced phase transition and superconductivity in YBa2Cu4O8
利用Raman光谱和从头计算方法研究了欠掺杂、化学计量比的高温超导体YBa_2Cu_4O_8的晶格动力学随压力和温度的变化。该系统经历了一个可逆的压力引起的结构相变约10 GPa的崩溃的正交结构,这是很好地再现的计算。类B1g屈曲声子模与电子连续谱的耦合被用来探测超导性。在低压阶段,通过超导跃迁的自能效应使该声子重整化,并且该重整化的幅度随着压力而强烈增加。而我们的计算表明,这种模式的耦合到电子系统的结构相变的影响很小,上述重整化是完全抑制在高压相,表明在流体静压力高于10 GPa,超导性在YBa 2 Cu 4 O 8大大削弱或抹杀。
Anomalous oxygen isotope effect on the in-plane FIR conductivity of detwinned YBa2Cu3$^{16,18}$O$_{6.9}$
我们观察到一个异常的氧同位素效应的远红外电子响应的a轴分量的去孪晶的YBa 2 Cu 3 $^{16,18}$ O $_{6.9}$。对于$^{18}$ O,在240 cm $^{-1}$附近出现明显的低能电子模(LEM)。该a轴LEM显示出明显的老化效应,一年后,其移位至190 cm $^{-1}$。对于$^{16}$ O,我们无法分辨120 cm以上的相应a轴LEM $^{-1}$。我们解释LEM的集体电子模式,这是钉扎的“同位素缺陷”,即由残留的$^{16}$ O矩阵中的$^{18}$ O。
The connection between superconducting phase correlations and spin excitations in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6.6}$: A magnetic field study
高转变温度(高- $T_c$)超导体最引人注目的普遍性质之一是它们都是由其绝缘反铁磁(AF)母体化合物的空穴掺杂衍生的。从一开始,这些铜氧化物中磁性和超导性之间的密切关系就引起了研究人员的兴趣。这种联系的证据来自中子散射实验,表明在铜氧化物超导体中存在明确的短程AF相关性(激发)。即便如此,这种激发在配对机制和超导性中的作用仍然是一个有争议的话题。对于$_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$,其中$x$控制空穴掺杂水平,磁激发谱中最突出的特征是"共振“。在这里,我们表明,对于欠掺杂的YBa $_2$铜$_3$ O $_{6.6}$,其中$x$和$T_c$低于最佳值,适度的磁场抑制共振显着,更是如此的领域近似垂直,而不是平行于CuO $_2$平面。我们的结果表明,共振措施配对和相位相干,表明磁性在铜酸盐的超导电性中起着重要的作用。高于$T_c$的场效应的持久性有利于在低掺杂铜酸盐的正常状态下具有预形成对的机制。
Nutation versus angular dependent NQR spectroscopy and the impact of underdoping on charge inhomogeneities in YBa$_2$Cu$_3$O$_y$
我们描述了两种不同的核四极共振(NQR)为基础的技术,旨在测量内部电场梯度的局部不对称性,和主NQR主轴z从晶轴c的倾斜角。这些技术利用NQR信号对射频(rf)脉冲的持续时间和rf场H1相对于晶轴的方向的依赖性。将该技术应用于富含63 Cu的$_{2}$ Cu $%_{3}$ O $_{y}$的定向粉末。在不同的频率下进行测量,对应于相对于掺杂剂的不同的面内铜位点。结合这两种技术的结果,我们得出结论,在链层中的氧缺乏导致在附近的Cu上的CuO 2平面上的NQR主主轴旋转20+度。这在不改变不对称性的情况下发生。与氧缺乏相关的轴旋转意味着在CuO 2平面中仅在缺少氧的附近必须存在电场不均匀性。
Boosting superconductivity in ultrathin YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ films via nanofaceted substrates
Chalmers University of Technology(查尔姆斯理工大学);RISE Research Institutes of Sweden(瑞典RISE研究院);Ca’ Foscari University of Venice(威尼斯卡福斯卡里大学);Birla Institute of Technology and Science - Pilani(比拉理工学院-皮拉尼分校);Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Mohali(印度科学教育与研究学院(IISER)莫哈利分校);LNCMI-EMFL, CNRS UPR3228, Université Grenoble Alpes, Université de Toulouse, INSA-T(法国国家科学研究中心(LNCMI-EMFL)、格勒诺布尔阿尔卑斯大学、图卢兹大学);Uppsala University(乌普萨拉大学)
Parametric resonance of Josephson plasma waves: A theory for optically amplified interlayer superconductivity in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$
集体模之间的非线性相互作用在远离平衡态的强关联电子系统中起着决定性的作用。理解和利用这些相互作用对于量子多体态的光控至关重要。强模式耦合的最令人惊讶的例子之一是双层YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$超导体中顶端氧声子和约瑟夫森等离子体之间的相互作用。Hu et al(2014)的实验。和Kaiser等人(2014)表明,低于Tc时,声子的光激发导致约瑟夫森等离子体边缘的增强和频率偏移,而高于Tc时,即使在平衡反射率光谱中没有可辨别的特征时,光激发声子也会诱导等离子体边缘。Van Hoegen等人(2019)最近的实验也观察到了约瑟夫森等离子体激元从低于Tc和赝能隙相的光激发声子中的参数产生。本文提出了一个由氧运动与面内超流刚度耦合引起的声子-等离激元三波相互作用的理论模型。基于该模型的等离子体激元的参数不稳定性的分析给出了最不稳定的等离子体激元的频率,与实验观察一致。我们还讨论了如何强的约瑟夫森等离子体激元的参数激发可以解释泵浦引起的变化的太赫兹反射率的YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$在超导状态,包括频率的变化和约瑟夫森等离子体激元的边缘锐化,以及外观的一个新的峰值约2 THz。这个模型的一个有趣的特点是,过阻尼约瑟夫森等离子体激元不给任何可辨别的功能,在平衡的反射率,但可以开发等离子体激元的边缘时,参数激发。我们认为,这一机制解释了光诱导…
Spatially Inhomogeneous Competition between Superconductivity and the Charge Density Wave in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6.67}$
高温超导体YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-x}$(YBCO)中的电荷密度波具有两种不同的有序化倾向,它们的有序化倾向由它们的$c$轴相关性区分。这些对应于相邻CuO $_2$双层中CDW之间的铁-(F-CDW)和反铁-(AF-CDW)耦合。这一发现引发了一些基本问题。例如,超导性如何调整到两个相互竞争的秩序,这两个秩序中的任何一个负责电子重建?本文用高能X射线衍射研究了$_2$ O $_{6.67}$随磁场和温度的变化。我们发现,区域的样品F-CDW相关抑制超导电性更强烈地比那些与AF-CDW相关。这意味着存在非均匀超导状态,其中某些区域显示出弱或脆弱的超导形式。通过对F-CDW和AF-CDW关联长度的比较,进一步得出结论,F-CDW有序是足够长的范围来修改电子结构。因此,我们的研究表明,F-CDW关联的超导和正常状态下的低掺杂YBCO的性质有重要的影响。
The anomaly of the oxygen bond-bending mode at 320 cm$^{-1}$ and the additional absorption peak in the c-axis infrared conductivity of underdoped YBa$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7-δ}$ single crystals revisited by ellipsometricmeasurements
用椭偏法测量了欠掺杂YBaPDMATHABMM、CuPDMATHABMN O $_{7-δ}$单晶的远红外c轴介电响应。在这里,我们报告的温度相关的重整化的氧弯曲声子模式在320厘米$^{-1}$和周围的附加吸收峰的形成400-500厘米$^{-1}$的详细分析。对于强欠掺杂$_{2}$ CuPDMATHABMN O $_{6.5}$晶体,TPDMATHABMR =52 K,我们发现,在协议与以前的报告的基础上,传统的反射测量,这两个功能的逐渐发病发生远高于TPDMATHABMR在T* $\sim $ 150 K。然而,与这些报道中的一些相反,我们的数据确定,声子异常和形成的额外的峰表现出非常明显和陡峭的变化,就在T $_{c}$。对于TPDMATHABMR =80 K的欠掺杂$_{6.75}$晶体,声子反常的起始温度与TPDMATHABMR几乎一致.此外,在对比一些以前的报告中,我们发现这两种晶体的光谱重量的一个相当大的部分的额外的吸收峰不能占的声子模式的光谱重量损失,而是产生从重新分配的电子连续。我们的椭圆偏振数据与将双层铜酸盐化合物视为双层内和双层间约瑟夫森结的超晶格的模型一致。
Theory of Josephson tunneling along the c-axis of YBCO
当电流沿$_2$ O $_{7-δ}$的c轴流动时,在$_2$ O $_{7-δ}$和Pb之间存在约瑟夫森隧穿.这可能是由于$_2$ O $_{7-δ}$中的正交畸变所引起的。这一假设本身似乎是在与孪生样品的隧道电流不遵循随机统计实验相矛盾。我们提出了一个理论,这取决于相互之间的竞争的双d波耦合和相对增强的表面上的s波分量。这一理论似乎至少在定性上解释了迄今为止的所有观测结果。
Charge-screening role of $c$-axis atomic displacements in YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$ and related superconductors
电荷储存层对于向铜氧化物超导体的CuO $_2$平面提供空穴的重要性早已被认识到。较少注意的是通过插入离子层来屏蔽电荷转移。我们在YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{6+x}$的情况下解决这个问题,其中CuO链为平面提供空穴。我们提出了一个简单的介电屏蔽模型,给出了沿$c$轴,由中子粉末衍射确定的离子的相对位移之间的线性相关性,和平面的孔密度。应用这个模型的温度依赖的离子沿$c$轴的位移,我们推断的5-10%的空穴密度的电荷转移从平面链升温从超导过渡到室温。考虑到$c$轴位移的平均电荷密度的显着耦合,我们指出的相关性,筛选电荷调制和注意到最近的证据动态筛选面准粒子的本地位移。这条线的论点导致我们一个简单的模型,原子位移和电荷调制,是一致的扫描隧道显微镜的图像,为欠掺杂的Bi $_2$ Sr $_2$ CaCu $_2$ O $_{8+δ}$。
Electronic Structure near Impurities in the Chains of YBa$_2$Cu$_3$O$_{6+x}$
本文研究了$_2$ O $_3$一维链中杂质附近的电子结构。假设链超导低于$T_c$由于邻近耦合,我们表明,只有磁性杂质诱导共振态的局域态密度。它的空间结构反映了链式超导的粒子-空穴性质,从而将其与其他对称性破缺相区分开来。对于足够大的散射强度,或由于第二杂质产生的干涉效应,链经历量子相变到极化状态。
Stray field and superconducting surface spin valve effect in La$_{0.7}$Ca$_{0.3}$MnO$_3$/YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ bilayers
在低于超导转变温度下,对La $_{0.7}$ Ca $_{0.3}$ MnO $_3$ /YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$(LCMO/YBCO)双层膜的电子输运和磁化强度进行了测量,以研究磁性和超导电性之间的相互作用.这项研究表明,大量的弱钉扎涡诱导在YBCO层中的畴壁的大面外杂散场。它们的运动在矫顽场产生大的耗散峰。角相关磁阻(MR)的数据揭示了存在于LCMO层中的条纹畴结构和由面外杂散场在YBCO层中诱导的涡旋和反涡旋之间的相互作用。此外,这项研究表明,超导表面自旋阀效应是存在于这些双层作为在LCMO/YBCO界面的磁化强度和磁化强度之间的相对取向的LCMO层的内部,可以通过一个小的$H$的旋转调谐的结果。后一发现将促进磁阻存储器件的发展。此外,这些低磁场MR数据表明,在LCMO层中诱导三重态超导性,这与最近报道的LCMO/YBCO/LCMO三层和LCMO/YBCO双层中的三重态超导性一致。
Coherently strained epitaxial YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-δ}$ films grown on NdGaO$_3$ (110)
YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$是一个很好的候选者,系统地研究高温超导性的纳米工程使用先进的外延。这些研究的一个基本前提是相干应变YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$薄膜,我们在这里使用NdGaO $_3$(110)作为衬底。该膜在厚度至少为100 nm时是共格的,并且具有89 $\pm$ 1 K的临界温度。YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$的$a$和$b$晶格参数与NdGaO $_3$(110)的面内晶格参数相匹配,导致YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$的正交性大大降低。这些结果表明,在$_2$ O $_{7-δ}$的链层中,大量的结构无序对超导电性并不有害.
Inverse correlation between quasiparticle mass and Tc in a cuprate high-Tc superconductor
在有序和无序电子相之间接近零温度的转变,量子涨落可以导致电子质量的强烈增强和竞争相的出现,如超导性。这种量子相变的存在与超导性之间的相关性在一些重费米子和铁基超导体中已经得到了很好的建立,并且有人认为氧化铜材料(铜酸盐)中的高温超导性也可能由相同的机制驱动。接近最佳掺杂,其中超导转变温度$T_c$在铜酸盐中是最大的,已知两种不同的相与超导性竞争:知之甚少的赝能隙相和电荷有序相。最近的实验表明,在铜氧化物YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$中,随着最佳掺杂的接近,准粒子质量$m^*$强烈增加,这表明电荷有序相的量子涨落可能是高$T_c$超导性的原因。我们已经测试了$m^*$和$T_c$之间的这种相关性的鲁棒性进行量子振荡研究的化学计量的化合物YBa $_2$ Cu $_4$ O $_8$在静水压力下。与YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$的结果相反,我们发现在YBa $_2$ Cu $_4$ O $_8$中,在压力下,质量随着$T_c$的增加而减少。$m^*$和$T_c$之间的这种逆相关性表明,电荷序的量子涨落增强了$m^*$,但不增强$T_c$。