Theoretical study of interplay between superconducting fluctuation and Pauli paramagnetism in vortex phase diagram

涡旋相图中超导涨落与泡利顺磁性相互作用的理论研究

基本信息

批准号：
21K03468
负责人：
池田隆介
金额：
$ 2万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03468/
关键词：
超伝導渦糸パウリ常磁性弾性揺らぎ FFLO 超伝導揺らぎ

项目摘要

本研究の目的は、特定の方向の磁場下で鉄系超伝導体 FeSe において発現が確認された高磁場低温超伝導相の正体を、この系に特徴的な強い超伝導揺らぎ効果と無矛盾な形で明らかにし、磁場下の超伝導の基礎理論の視野を広げることである。本研究課題を立ち上げてから一年ほどして、準2次元構造を有する FeSe の層に垂直な磁場下でも高磁場低温相の存在が確認され、層に平行磁場下での相と特徴が違うことから、これら二つの新奇超伝導相の詳細は異なると想定し、両者を無矛盾な形の解明という目標に重点を置いて研究を進めている。その結果、まず層に垂直磁場下での渦糸格子融解線を記述する理論研究を進め、この場合の高磁場低温相は磁場に沿って、つまり渦糸が延びる方向に秩序パラメタが空間変調するFFLO 渦糸格子であることを結論することができた。しかし、パウリ常磁性の強い状況での渦格子融解転移線を記述する理論はこれまで報告されたことがなかった。実際、FeSeの実験で見た磁場温度相図での不可逆線（電気抵抗がゼロになる磁場）は、30年ほど前に銅酸化物高温超伝導体で見られた相図において下に凸の転移線ではなく、渦糸液体領域が広く、Hc2線（平均場近似転移線）と同様に上に凸の転移線を示していた。今回、パウリ常磁性効果の強い超伝導体の渦糸融解転移線を渦格子の弾性揺らぎの低エネルギーモードの解析を通して導出することに成功し、実験事実で見られた上に凸の転移線がパウリ常磁性効果の存在の証拠であることを明らかにすることができた。この成果は米国雑誌に投稿され、発表された。

本研究的目的是确定在特定方向的磁场下铁基超导体 FeSe 中已证实出现的高场低温超导相的真实性质，并确定其形式与该系统的强超导涨落效应特征相一致，目的是澄清这一点并拓展磁场下超导基础理论的视野。该研究项目开始大约一年后，即使在垂直于具有准二维结构的 FeSe 层的磁场下也证实了高场低温相的存在，并且在由于它们不同，我们假设这两种新型超导相的细节不同，并且我们正在进行研究，目的是阐明两者的一致形式。因此，我们首先进行了理论研究，描述了垂直于层的磁场下的涡晶格熔化线，在这种情况下，高场低温相的有序参数沿着磁场进行空间调制，即沿着涡流延伸的方向，我们可以得出结论，它是一个 FFLO 涡流晶格。然而，目前尚无描述强泡利顺磁性作用下涡晶格熔化转变线的理论报道。事实上，在FeSe实验中观察到的磁场-温度相图中的不可逆线（电阻变为零的磁场）是大约30年前在铜酸盐高温超导体中观察到的相图中的向下凸线。从过渡线来看，涡流液体区域很宽，并且呈现出类似于Hc2线（平均场近似过渡线）的向上凸的过渡线。此次，我们通过对涡晶格弹性涨落低能模式的分析，成功推导了具有强泡利顺磁效应的超导体的涡旋熔化转变线，并且在实验事实中观察到的向上凸的转变线得到了验证。我们成功地证明了这是泡利顺磁效应存在的证据。研究结果已提交并发表在美国杂志上。