[論文レビュー] Quantum coherence across bosonic superconductor-anomalous metal-insulator transitions

Chao Yang, Yi Liu+16 more|arXiv (Cornell University)|Jan 23, 2019

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用数 34

ひとこと要約

本論文は、ボース系超伝導体-金属-絶縁体転移における量子位相コヒーレンスが磁気伝導量子振動を介してどのように進化するかを、高温超伝導薄膜における磁気伝導量子振動を用いて示しており、低温で抵抗と振幅の飽和を特徴とする頑健な異常金属状態を明らかにしている。

ABSTRACT

After decades of explorations, suffering from low critical temperature and subtle nature, whether a metallic ground state exists in a two-dimensional system beyond Anderson localization is still a mystery. Supremely, phase coherence could be the key that unlocks its intriguing nature. This work reveals how quantum phase coherence evolves across bosonic superconductor-metal-insulator transitions via magneto-conductance quantum oscillations in high-Tc superconducting films. A robust intervening anomalous metallic state characterized by both resistance and oscillation amplitude saturations in the low temperature regime is detected. By contrast, with decreasing temperature the oscillation amplitude monotonically grows on the superconducting side, but decreases at low temperatures on the insulating side. It suggests that the saturation of phase coherence plays a prominent role in the formation of this anomalous metallic state.

研究の動機と目的

• アンダーソン局在を越えた二次元系に金属的基底状態が存在するかを調べる。
• ボース系のS-M-I転移を横断して量子位相コヒーレンスがどのように進化するかを探る。
• 温度および磁場に依存する異常金属状態を特徴づける。

提案手法

• 高温超伝導薄膜における磁気伝導を測定し、量子振動を抽出する。
• 超伝導側と絶縁側の振幅の温度依存性を分析する。
• 低温での抵抗と振幅の飽和挙動を同定する。
• 異常金属状態の形成における位相コヒーレンス飽和の役割を推定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 これらの材料の2D系に、アンダーソン局在を越えた金属的基底状態は存在するか。
• RQ2 ボース系の超伝導-金属-絶縁体転移を横断して量子位相コヒーレンスはどのように進化するか。
• RQ3 異常金属状態における位相コヒーレンス飽和の役割は何か。

主な発見

• 低温で抵抗と振幅の飽和を特徴とする、頑健な介在的な異常金属状態を検出。
• 超伝導側では、振幅は温度の低下とともに増加する。
• 絶縁側では、低温で振幅が減少する。
• 位相コヒーレンスの飽和が異常金属状態の形成に顕著な役割を果たすように見える。