本文报道了在高温超导体HgBa_2CuO_(4 +x)中直接观察到的磁涡旋晶格。利用高质量晶体上的小角中子散射,我们观察到两个相等的域的未扭曲的三角形涡旋晶格以及对齐的tetraphite晶体轴。信号随着磁场的增加而迅速减小,并在0.4特斯拉以上消失,我们将其归因于从三维到二维涡旋系统的交叉,类似于更各向异性的化合物Bi 2.15 Sr 1.95 CaCu 2 O 8 +x的先前结果。结果表明,低磁场下三角形涡旋晶格是临界温度在80 K以上的铜酸盐的普遍性质。
英文摘要:
We report a direct observation of the magnetic vortex lattice in the model high-temperature superconductor HgBa2CuO4+x. Using small-angle neutron scattering on high-quality crystals, we observe two equal domains of undistorted triangular vortex lattices well-aligned with the tetragonal crystallographic axes. The signal decreases rapidly with increasing magnetic field and vanishes above 0.4 Tesla, which we attribute to a crossover from a three-dimensional to a two-dimensional vortex system, similar to previous results for the more anisotropic compound Bi2.15Sr1.95CaCu2O8+x. Our result indicates that a triangular vortex lattice at low magnetic fields is a generic property to cuprates with critical temperatures above 80 K.
Simultaneous Evidence for Pauli Paramagnetic Effects and Multiband Superconductivity in KFe$_2$As$_2$ by Small-Angle Neutron Scattering Studies of the Vortex Lattice
我们研究了KFe $_2$ As $_2$中超导态的内禀各向异性。当外加磁场向FeAs晶面旋转时,利用小角中子散射对涡旋晶格成像。各向异性被发现是强烈的场依赖性,表明多带超导性。此外,高场各向异性显着超过上临界场,提供进一步的支持泡利限制在KFe $_2$作为$_2$中施加在基面的字段。泡利顺磁性对涡核中未成对准粒子的影响直接从纵向和横向涡旋晶格场调制引起的散射强度的比值中表现出来。
Vortex lock-in transition and evidence for transitions among commensurate kinked vortex configurations in single-layered Fe arsenides
我们报告了一个角度依赖性的磁转矩$τ(θ)$内的单晶LaO $_{0.9}$ F $_{0.1}$ FeAs和SmO $_{0.9}$ F $_{0.1}$ FeAs的涡旋状态作为温度$T$和磁场$H$的函数的研究。在$θ=90^{\circ}$两侧的临界角$θ_c$处观察到尖锐峰,其中$θ$是$H$和平面间\emph{c}轴之间的角度。$θ_c$被解释为临界去钉扎角,其中被固有平面结构钉扎和锁定的涡旋晶格解锁并获得垂直于平面的分量。我们观察到作为$θ$的函数的一系列较小的复制品峰,并且随着$θ$从平面方向被扫走。这表明涡格周期和面间距离之间的可伸缩性效应导致额外的扭结涡结构。
Large Hall angle of vortex motion in high-$T_c$ cuprate superconductors revealed by microwave flux-flow Hall effect
我们通过15.8 GHz的通量流霍尔效应测量研究了涡旋核心准粒子态的性质。测量了不同$B$ - $T$平衡相图的铜酸盐超导体Bi $_{2}$ Sr $_{2}$ CaCu $_{2}$ O $_{y}$和YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{y}$单晶的磁通流霍尔效应。结果表明,在BSCCO中,霍尔角与磁场无关,在低温下达到一个数量级。然而,在YBCO中,即使在低温下,角度也随着磁场的增加而增加。我们理解,霍尔角的磁场依赖性的这种差异是由于钉扎影响的差异,钉扎影响的差异源于两种材料之间的涡旋状态(液体与固体)的差异。然而,作为一个共同的特点,这两种材料在低温下表现出较大的霍尔角正切,这是由一个数量级大于在有效的粘性阻力系数测量中获得的。我们讨论了起源的差异,无论是在可能的非线性的粘性阻力和可能隐藏的耗散机制。在我们的磁通流霍尔效应研究中发现,铜氧化物中的涡旋运动具有出乎意料的大霍尔角,这对超导体中量子化涡旋运动的基本认识提出了严重的问题,值得进一步研究。
本文提出了一个中子星壳内中子涡旋的微观量子力学模型。在简要介绍了Bogoliubov- de Gennes方程,这是我们的计算的基础上,我们提出的结果的密度分布,涡核的大小和涡能量,无论是一个孤立的中子涡和涡核重叠的情况下,与一个圆柱形核。证实了涡核尺寸的早期结果,表明涡核尺寸随密度的变化比BCS公式预测的要小得多。
Guided vortex motion in a ferromagnet-superconductor bilayer
本文研究了在锰氧化物La $_{0.67}$ Sr $_{0.33}$ MnO $_3$薄膜上淀积YBa $_2$ Cu $_3$ O $_{7-δ}$薄膜构成的铁磁-超导双层膜中的涡旋运动。这两种薄膜都沉积在均匀孪晶的单晶衬底上,并以不同的角度将其图案化为与孪晶线图案成直线的条带。这些条件导致引导涡运动在不同的角度周期性钉扎势。它已被建立,在这样的各向异性钉扎的磁链尺度的临界电流和磁通流动阻力遵循椭圆形的依赖于带的方向的角度。对于在接近垂直于磁畴壁的方向上的涡旋流动,已经观察到涡旋运动中的相干性的特征。
Magnetic field-dependence of the basal-plane superconducting anisotropy in YBa2Cu4O8 from small-angle neutron scattering measurements of the vortex lattice
我们报道了欠掺杂YBa $_{2}$ Cu $_{4}$ O $_{8}$(Y 124)超流密度的基面各向异性的研究,显示了CuO $_{2}$面和完全占据的CuO链的影响.从涡旋晶格的小角中子散射测量,我们可以推断温度($T$)范围$T=$ 1.5 K至$T_{\rm c}$和磁感应强度$B$从0.1 T至6 T的超导(SC)性质。我们发现,沿\textbf{a}的超流密度有一个简单的$d$波T-依赖。然而,沿着\textbf{b}(链方向),超流密度随着$T$和场的增加而下降得更快。这强烈地暗示了邻近效应诱导的CuO链中的超导电性的抑制。此外,我们的研究结果不支持一个共同的框架,低场平面SC响应在Y 124和相关的YBa $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$,也表明,任何磁场诱导的电荷密度波秩序在Y 124只存在于6 T以上的领域。
Field-angle-dependent low-energy excitations around a vortex in the superconducting topological insulator CuxBi2Se3
研究了超导拓扑绝缘体Cu $_{x}$ Bi $_{2}$ Se $_{3}$中单涡旋附近的准粒子激发,重点研究了点节点超导态.受最近Knight位移测量的启发,我们提出了两种方法来检测点节点的位置,在准经典处理中使用Kramer-Pesch近似的显式态密度公式。平行于$c$轴的涡旋周围的零能局域态密度具有双重形状,并且随着能量的增加沿着节方向分裂;这些行为可以通过扫描隧道显微镜检测到。当磁场平行于点节点方向时,在$a$ - $b$平面上旋转磁场下态密度的角度依赖性具有深极小值,这可以通过角分辨热容和热导率测量来检测。所有的理论预测都可以通过标准的实验技术在磁场中检测到。
Microscopic Calculations of Vortex-Nucleus Interaction in the Neutron Star Crust
我们在全微观含时三维方法中研究了中子超流体中量子化涡旋和核杂质的动力学。量子化涡旋和核杂质之间的力的大小,甚至是符号,在过去的40多年里一直是一个争论的问题。我们确定,旋涡和杂质排斥在中子密度,0.014 fm $^{-3}$和0.031 fm $^{-3}$,这是相关的中子星地壳和故障的起源,而以前的计算得出的结论是,力改变这两个密度之间的符号和预测的矛盾的迹象。力的大小随中子超流体密度的增加而增加,而对隙的大小在此密度范围内减小。
Probing superconducting order in overdoped Ca$_{x}$Y$_{1-x}$Ba$_{2}$Cu$_{3}$O$_{7}$ by neutron diffraction measurements of the vortex lattice
本文用小角中子散射方法研究了Ca $_{0.04}$ Y $_{0.96}$ Ba $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$和Ca $_{0.15}$ Y $_{0.85}$ Ba $_{2}$ Cu $_{3}$ O $_{7}$的磁涡旋晶格(VL),磁场强度分别为16.7 T和25 T.我们发现,一系列的涡旋晶格结构的转变已经转移到外地相对于那些未掺杂的化合物。我们认为这主要是由于掺杂引入的无序削弱了Cu-O链的一维超导电性。钙的空穴掺杂也有望改变费米速度,它降低了系统的上临界场。涡旋晶格的高场结构与最近在25 T磁场中对母体化合物的测量结果相似,这表明超导带隙的基本\textit{d}波性质不受钙掺杂的影响。这是由VL形状因子的温度依赖性所证实的,VL形状因子也显示出与在其他铜酸盐中观察到的相同的\textit{d}波行为。我们还发现泡利顺磁效应的VL形状因子的字段依赖的证据。
Laboratory for Solid State Physics, ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院固体物理实验室);Quantum Center, ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院量子中心);Research Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science(国家材料科学研究所材料纳米架构研究中心);Research Center for Electronic and Optical Materials, National Institute for Materials Science(国家材料科学研究所电子与光学材料研究中心);Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich(苏黎世联邦理工学院理论物理研究所)