[논문 리뷰] Coexistence of magnetism and superconductivity in CeRh1-xIrxIn5

P. G. Pagliuso, Petrovic1, C.외 6명|arXiv (Cornell University)|2001. 01. 19.

Rare-earth and actinide compounds인용 수 7

한 줄 요약

이 연구는 CeRh1−xIrxIn5에서 초전도성과 자성의 공존을 조사하여, 두 상이 넓은 도핑 범위(0.3 < x < 0.6)에서 지속됨을 밝혀내며, 초전도성은 CeRh0.5Ir0.5In5에서 더욱 강화되어 CeIrIn5의 전체 전이 온도보다 두 배 이상 높아진다. Rh 도핑에 의한 저항이 없는 전이의 뛰어난 내구성은 이 무거운 페르미온 시스템에서 고유한 양자 상 공존을 나타낸다.

ABSTRACT

We report a thermodynamic and transport study of the phase diagram of CeRh1-xIrxIn5. Superconductivity is observed over a broad range of doping, 0.3 &lt; x &lt; 1, including a substantial range of concentration (0.3 &lt; x &lt;0.6) over which it coexists with magnetic order (which is observed for 0 &lt; x &lt; 0.6). The anomalous transition to zero resistance that is observed in CeIrIn5 is robust against Rh substitution. In fact, the observed bulk Tc in CeRh0.5Ir0.5In5 is more than double that of CeIrIn5, whereas the zero-resistance transition temperature is relatively unchanged for 0.5 &lt; x &lt; 1.

연구 동기 및 목표

• 다양한 Ir 도핑 수준에서 CeRh1−xIrxIn5의 열역학적 및 운반 성질을 맵핑하기 위해.
• 이 무거운 페르미온 시스템에서 초전도성과 자성 질서의 안정성 및 공존을 조사하기 위해.
• Rh 도핑이 초전도 전이 온도와 저항이 없는 전이에 미치는 영향를 규명하기 위해.
• 넓은 도핑 범위에서 두 상이 관찰되는 시스템에서 자성과 초전도성 간의 상호작용을 이해하기 위해.

제안 방법

• 0.3 < x < 1의 다양한 도핑 수준에서 CeRh1−xIrxIn5의 단일 결정을 대상으로 열역학적 및 운반 측정을 수행하기 위해.
• 전기 저항 측정을 통해 초전도 전이와 저항이 없는 행동을 식별하기 위해.
• 자기화율 및 잠열 데이터 분석을 통해 자성 질서의 시작을 탐지하기 위해.
• CeRh0.5Ir0.5In5의 초전도 전이 온도(Tc)를 CeIrIn5의 Tc와 비교하여 Rh 도핑의 영향을 평가하기 위해.
• 관측된 상도표를 활용하여 자성 상과 초전도 상의 공존 안정성을 평가하기 위해.
• Rh 도핑에 의한 CeIrIn5의 이례적인 저항이 없는 전이의 내구성을 평가하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 CeRh1−xIrxIn5에서 초전도성이 자성 질서와 공존하는 Ir 도핑 범위(x)는 어느 정도인가?
• RQ2 Rh 도핑은 CeRh1−xIrxIn5의 전체 초전도 전이 온도(Tc)에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 CeIrIn5에서 관측된 저항이 없는 전이가 Rh 도핑에 의해 유지되는가? 그리고 x가 증가함에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ4 이 시스템에서 자성 질서 전이 온도와 초전도 전이 온도 사이의 관계는 무엇인가?
• RQ5 CeIrIn5의 저항이 없는 전이가 Tc 변화에도 불구하고 Rh 도핑에 대해 왜 강건한가?

주요 결과

• 초전도성과 자성 질서가 넓은 도핑 범위에서 공존하며, 특히 0.3 < x < 0.6 범위에서 관찰된다.
• CeRh0.5Ir0.5In5에서의 전체 초전도 전이 온도(Tc)는 CeIrIn5의 Tc보다 두 배 이상 높다.
• Rh 농도가 0.5에서 1.0 사이일 때 저항이 없는 전이 온도는 비교적 변화가 없어 도핑에 대해 강건함을 나타낸다.
• 자성 질서는 x < 0.6에서 유지되며, 초전도성은 x > 0.3에서 관측되어 상당한 범위의 상 공존을 확인한다.
• CeIrIn5에서의 이례적인 저항이 없는 전이가 연구된 전체 도핑 범위에서 유지되어 안정된 양자 기저 상태를 시사한다.
• 상도표는 자성과 초전도성 간의 복잡한 상호작용을 드러내며, 한쪽 상이 다른 상을 단순히 억제하지 않는다는 것을 확인한다.