Сверхпроводник -инсультатор переход

Переход сверхпроводника -инсульта является примером квантового фазового перехода , после чего настройка некоторого параметра в гамильтониане , происходит резкое изменение поведения электронов. Характер этого перехода оспаривается, и многие исследования стремятся понять, как параметр порядка, $\Psi =\Delta \exp(i\theta )$ , изменения. Здесь $\Delta$ является амплитудой параметра порядка и $\theta$ это фаза. Большинство теорий включают либо разрушение амплитуды параметра порядка - снижением плотности состояний на поверхности Ферми или путем разрушения фазовой когерентности; что является результатом пролиферации вихрей.

Разрушение сверхпроводимости

В двух измерениях субъект сверхпроводимости становится очень интересным, потому что существование истинного порядок на дальние расстояния невозможно . В 1970 -х годах Дж. Майкл Костерлиц и Дэвид Дж. Тулесс (вместе с Вадимом Березински ) показали, что может существовать другой вид на дальний порядок - топологический порядок, который показал корреляции власти (что означает, что путем измерения двухточечной корреляции функция $\langle \Psi (0)\Psi (r)\rangle \propto r^{-\gamma }$ это разлагает алгебраически).

Эта картина меняется, если расстройство включено. Можно получить поведение Kosterlitz-thoubous, но колебания параметра порядка значительно повышены, и температура перехода подавляется.

Модель, которая помнят в понимании того, как сверхпроводится в двухмерном неупорядоченном сверхпроводнике, является следующим. При высоких температурах система находится в нормальном состоянии. По мере того, как система охлаждается к температуре перехода, сверхпроводящие зерна начинают колебаться в существовании и выходе. Когда один из этих зерен «появляется» в существовании, он ускоряется без рассеяния на некоторое время $\tau$ Прежде чем упасть обратно в нормальное состояние. Это влияет на повышение проводимости еще до того, как система превратилась в сверхпроводящее состояние. Эта повышенная проводимость выше $T_{c0}$ называется паракондуктивностью или флуктуационной проводимостью и сначала правильно описан Лью Г. Асмазовым и Анатолией Ларкин . По мере дальнейшего охлаждения системы увеличивается срок службы этих колебаний и становится сопоставимым с временем Гинцбург-Ландау

\tau _{\mathrm {GL} }={\frac {\pi \hbar }{8k_{\mathrm {B} }(T_{\mathrm {c} 0}-T)}}

.

В конце концов, амплитуда $\Delta$ Параметр порядка становится хорошо определенным (он ненулевой, где бы ни были сверхпроводящие патчи), и он может начать поддерживать фазовые колебания. Эти фазовые колебания, установленные при более низкой температуре и вызваны вихрями, которые являются топологическими дефектами в параметре порядка. Это движение вихрей, которое приводит к инфляции устойчивости ниже $T_{\mathrm {c} 0}$ Полем В конечном итоге система охлаждается дальше, ниже температуры Костерлиц-тысяча $T_{\mathrm {c} }$ , все свободные вихри превращаются в пары вихря-антиворта, и системы достигают состояния с нулевым сопротивлением.

Конечное магнитное поле

Охлаждение системы до $T=0$ И включение магнитного поля имеет определенные эффекты. Для очень маленьких полей ( $B<B_{c1}$ ) магнитное поле защищено от внутренней части образца. Выше $B_{c1}$ Тем не менее, затраты на энергию, чтобы не допустить внешнего поля, становится слишком великой, и сверхпроводник позволяет поле проникать в квантованные флюксоны. Теперь суперпроводник перешел в «смешанное состояние», в котором есть суперфлюда, а также вихри, которые теперь имеют только одну циркуляцию.

Увеличение поля добавляет вихри в систему. В конце концов плотность вихрей становится настолько большой, что они перекрываются. Сердца вихря содержит нормальные электроны (то есть амплитуда параметра сверхпроводящего порядка равна нулю), поэтому, когда они перекрываются, сверхпроводимость убивается путем уничтожения амплитуды параметра порядка. Увеличение поля еще больше приводит к очень интересной возможности - в двух дименсах, где колебания усиливаются - что вихри могут конденсироваться в бозе -конденсат, который локализует сверхпроводящие пары.

Смотрите также

Ссылки

Андерсон, PW (1959). «Теория грязных сверхпроводников». Журнал физики и химии твердых тел . 11 (1–2). Elsevier BV: 26–30. Bibcode : 1959jpcs ... 11 ... 26a . doi : 10.1016/0022-3697 (59) 90036-8 . ISSN 0022-3697 .
Ма, Майкл; Ли, Патрик А. (1 октября 1985 г.). «Локализованные сверхпроводники». Физический обзор б . 32 (9). Американское физическое общество (APS): 5658–5667. Bibcode : 1985 Phrvb..32.5658m . doi : 10.1103/physrevb.32.5658 . ISSN 0163-1829 . PMID 9937812 .