[논문 리뷰] Anisotropic proximity-induced superconductivity and edge supercurrent in Kagome metal, K1-xV3Sb5

Yaojia Wang, S. Y. Yang외 12명|arXiv (Cornell University)|2020. 12. 10.

Advanced Condensed Matter Physics참고 문헌 51인용 수 45

한 줄 요약

이 논문은 K1-xV3Sb5 Josephson 접합에서 이방성 근접 유도 초전도성을 보여주고, 방향 의존적 자기저항 및 에지 상태에 의해 구동되는 전류의 증거를 밝힌다. 또한 내부 자기장이 이방적일 수 있어 스핀-트리플렛 짝짓기를 선호할 가능성을 시사한다.

ABSTRACT

Materials with transition metals in triangular lattices are of great interest for their potential combination of strong correlation, exotic magnetism and electronic topology. Kagome nets are of particular importance since the discovery of geometrically frustrated magnetism and topological band structures in crystals like Herbertsmithite and Fe3Sn2, respectively. KV3Sb5 was discovered to be a layered topological metal with a Kagome net of vanadium. Here, we fabricated Josephson Junctions (JJ) of K1-xV3Sb5 and induced superconductivity over long junction lengths. Through magnetoresistance and current vs. phase measurements, we observed magnetic field sweeping direction dependent magnetoresistance, and an anisotropic interference pattern with a Fraunhofer pattern for in-plane magnetic field, but a suppression of critical current for out-of-plane magnetic field. These results indicate an anisotropic internal magnetic field in K1-xV3Sb5 which influences the superconducting coupling in the junction, possibly giving rise to spin-triplet superconductivity. In addition, the observation of long-lived fast oscillations shows evidence of spatially localized conducting channels arising from edge states. These observations pave the way for studying unconventional superconductivity and Josephson device based on Kagome metals with electron correlation and topology.

연구 동기 및 목표

• 강한 상관성과 위상학성을 가진 카고메 금속에서 초전도현상을 탐구하는 동기를 제시한다.
• K1-xV3Sb5 기반 Josephson 접합에서 장거리 길이의 근접 유도 초전도성을 조사한다.
• 비정상적 페어링 또는 에지 상태를 나타내는 자기장 의존성 운송 서명을 식별한다.]
• method_1은 자연스럽게 대체되지 않도록 원문 유지:

제안 방법

• K1-xV3Sb5를 이용하여 장거리 접합 길이에서 초전도를 유도하는 Josephson 접합을 제작한다.
• 평면 및 수직 방향의 자기장을 변모시키며 자기저항 측정을 수행한다.
• 전류-위상(I–φ) 측정을 수행하여 간섭 패턴을 매핑한다.
• 필드 방향 의존성을 분석하여 초전도 커플링에 영향을 주는 내부 자기장의 이방성을 추정한다.
• 빠른 진동 및 에지 채널과 관련된 수송 서명을 관찰한다]
• research_questions:[
• K1-xV3Sb5가 Josephson 접합에서 이방성 자기장 의존 초전도 커플링을 보이는가?
• 근접 유도 초전도성 하에서 K1-xV3Sb5의 에지 상태가 공간적으로 국지화된 장시간 지속되는 에지 전류를 지원하는가?
• 내부 자기장 및 위상학성으로부터 기인한 비정상적(잠재적으로 스핀-트리플렛) 페어링의 증거가 있는가?

실험 결과

연구 질문

• RQ1 K1-xV3Sb5가 Josephson 접합에서 이방성 자기장 의존 초전도 커플링을 보이는가?
• RQ2 근접 유도 초전도성 하에서 K1-xV3Sb5의 에지 상태가 공간적으로 국지화된, 장시간 지속되는 에지 전류를 지원하는가?
• RQ3 물질의 내부 자기장과 위상학성으로 인해 비정상적(잠재적으로 스핀-트리플렛) 페어링의 증거가 있는가?

주요 결과

• 자 자기장 방향이 자기저항을 제어하며 접합에서 이방성 운송을 보여준다.
• 평면 자기장은 프라우너 패턴과 유사한 간섭 패턴을 형성하는 반면, 수직 자기장은 임계 전류를 억제한다.
• 내부 자기장이 초전도 커플링을 변조하는 이방성을 시사한다.
• 빠른 진동의 장기 지속 관측은 에지 상태와 관련된 공간적으로 국지화된 전도 채널을 나타낸다.
• 결과는 강한 상관관성 및 위상학적 특성을 가진 카고메 금속에서의 비정상적 초전도성 가능성을 시사한다.