論文の概要: Microscopic scales and mechanism of quantum phase transitions in two-dimensional superconducting systems
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.00747v2
- Date: Tue, 03 Jun 2025 16:42:22 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-06-05 01:42:08.816747
- Title: Microscopic scales and mechanism of quantum phase transitions in two-dimensional superconducting systems
- Title（参考訳）: 二次元超伝導系における量子相転移のミクロスケールと機構
- Authors: Andrey Rogachev, Samuel Feldman, Kevin Davenport,
- Abstract要約: 本論文では、クーパー対密度を抑制するペアブレーキング機構により、磁場駆動QPTの統一的な記述が得られることを示す。
この発見は、臨界指数の従来の決定を超えるQPTモデルの開発によって実現された。
このモデルはジョセフソン接合配列や様々な非超伝導材料においてQPTにもうまく適用されている。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The superconducting ground state in many two-dimensional materials can be created or destroyed through quantum phase transitions (QPTs) controlled by non-thermal parameters such as carrier density or magnetic field. While various mechanisms for these QPTs have been proposed, it remains unclear which, if any, are applicable to a specific two-dimensional superconducting system. Here, we find that a pair-breaking mechanism which suppresses the Cooper pair density gives a unifying description of magnetic-field-driven QPTs in amorphous MoGe, Pb and TaN films, and the high-temperature superconductor La$_{1.92}$Sr$_{0.08}$CuO$_{4}$. This transition occurs within the superconducting subsystem and is masked by the dominant non-critical contribution of normal electrons. The discovery was enabled by the development of a QPT model that goes beyond the conventional determination of the critical exponents and incorporates into the analysis a microscopic length scale characterizing the transitions. We found that in the materials studied, and MoGe nanowires, this scale corresponds to the size of a Cooper pair. The model has also been successfully applied to QPTs in Josephson junction arrays and various non-superconducting materials. The observation that microscopic scales are encoded in the scaled experimental data of QPTs likely extends beyond equilibrium condensed matter physics and may reveal underlying principles of critical phenomena in a wide variety of systems.
- Abstract（参考訳）: 多くの二次元材料の超伝導基底状態は、キャリア密度や磁場などの非熱的パラメータによって制御される量子相転移(QPT)によって生成または破壊することができる。
これらのQPTの様々な機構が提案されているが、どれが特定の2次元超伝導系に適用できるのかは定かではない。
ここで、クーパー対密度を抑制するペアブレーキング機構は、アモルファスMoGe, Pb, TaN膜と高温超伝導体La$_{1.92}$Sr$_{0.08}$CuO$_{4}$における磁場駆動QPTの統一的な記述を与える。
この遷移は超伝導サブシステム内で起こり、通常の電子の非臨界な支配的な寄与によって隠蔽される。
この発見は、臨界指数の従来の決定を超えるQPTモデルの開発によって実現され、遷移を特徴づける顕微鏡的な長さスケールの分析に組み込まれている。
研究した材料とMoGeナノワイヤでは、このスケールはクーパー対のサイズに対応していることがわかった。
このモデルはジョセフソン接合配列や様々な非超伝導材料においてQPTにもうまく適用されている。
QPTのスケールされた実験データにマイクロスケールがエンコードされているという観察は、平衡凝縮物質物理学を超えて拡張され、様々なシステムにおける臨界現象の基本原理を明らかにする可能性がある。
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