[論文レビュー] Evidence for Pseudogap Phase in Cerium Superhydrides: CeH$_{10}$ and CeH$_9$

Dmitrii V. Semenok, Jianning Guo+10 more|arXiv (Cornell University)|Jul 21, 2023

Rare-earth and actinide compounds被引用数 9

ひとこと要約

この論文は CeH10 の疑磁性ギャップ現象を示唆する輸送挙動と磁場応答を特定し、CeH10 における疑磁性ギャップ現象を示唆する unconventional な輸送挙動を示す。

ABSTRACT

Polyhydride superconductors have been shown to possess metallic properties with a Bardeen-Cooper-Schrieffer-type superconducting ground state. Here, we provide evidence for unconventional transport associated with a pseudogap phase in cubic cerium superhydride CeH$_{10}$ ($ extit{T}$$_C$ = 116 K) at pressure of 115-125 GPa. A large negative magnetoresistance in the non-superconducting state below 90 K, quasi $ extit{T}$-linear electrical resistance, and a sign-change of its temperature dependence mark the emergence of this phase. We studied the magnetic phase diagrams and the upper critical fields $ extit{B}$$_{C2}$(T) of CeH$_{10}$, CeH$_9$, and CeD$_9$ in pulsed fields up to 70 T. $ extit{B}$$_{C2}$(T) of CeH$_9$ and CeD$_9$ exhibits pronounced saturation at low temperatures in accordance with the Werthamer-Helfand-Hohenberg model, whereas CeH$_{10}$ stands out in particular, as it does not obey this model. Our observations, therefore, reveal the unconventional nature of non-superconducting state of cerium superhydride CeH$_{10}$.

研究の動機と目的

• 高圧下の多水素超伝導体における非定常な電子相の探索を動機づける。
• CeH10 および CeH9 における疑磁性ギャップ相を示す輸送兆候を特定する。
• CeH10 と CeH9/CeD9 の磁性相図と上臨界場を特徴づけ、極端な場での CeH10 と CeH9/CeD9 の対比を行う。

提案手法

• 高圧・低温下での輸送特性を測定し、疑磁性ギャップの兆候を検出する。
• パルス磁場を用いて 70 T までの磁性相図と Bc2(T) を研究する。
• CeH10 を CeH9 および CeD9 と比較し、予想モデルからの逸脱を強調する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 CeH10 および CeH9 は高圧下で疑磁性ギャップ相と整合する輸送兆候を示すか。
• RQ2 CeH10 の磁性相図と Bc2(T) は CeH9/CeD9 と比べてどのように振る舞い、どのモデルで説明されるか。
• RQ3 CeH10 に Werthamer-Helfand-Hohenberg (WHH) 模型からの逸脱があり、非通常の超伝導状態/非超伝導状態を示すか。

主な発見

• CeH10 は超伝導相未到達領域で 90 K 未満において大きな負磁抵抗を示す。
• CeH10 は準 t 線形の電気抵抗と温度依存性の符号変化を示し、疑磁性ギャップ様の振る舞いを示唆する。
• CeH9 および CeD9 の Bc2(T) は低温で WHH モデルと整合して飽和するが、CeH10 はこのモデルに従わず、非通常の非超伝導状態の振る舞いを示唆する。
• CeH10 は CeH9/CeD9 とは異なる非通常の輸送を示し、115–125 GPa 下で CeH10 に疑磁性ギャップ相が存在することを示唆する。
• 本研究は Tc = 116 K の CeH10、CeH9、CeD9 を 70 T までのパルス磁場下で扱う。