[논문 리뷰] Multiband Superconductivity in the time reversal symmetry broken superconductor Re6Zr

Pradnya Parab, D. Singh외 4명|arXiv (Cornell University)|2017. 04. 20.

Rare-earth and actinide compounds인용 수 3

한 줄 요약

이 연구는 고순도 Re6Zr 단일결정에서의 점접촉 안드레이프 반사(PCAR) 측정을 통해 두 개의 별개의 초전도 갭(Δ₁ ≈ 0.79 meV 및 Δ₂ ≈ 0.22 meV)을 관측하여 다밴드 초전도성의 증거를 제시한다. 이는 다밴드 초전도성의 존재를 시사하며, 이와 함께 이전의 뮤온 스핀 회전 측정에서 확인된 시간역행 대칭성 위반(TRSB) 결과와 결합하여, 비국소적인 초전도 상태일 가능성이 높으며, 시간역행 대칭성 위반을 동반한 다밴드 스инг렛 쌍성 또는 상호밴드 쌍성에 의해 지배되는 트립렛 상태일 가능성이 제기된다.

ABSTRACT

We report point contact Andreev Reflection (PCAR) measurements on a high-quality single crystal of the non-centrosymmetric superconductor Re6Zr. We observe that the PCAR spectra can be fitted by taking two isotropic superconducting gaps with Delta_1 ~ 0.79 meV and Delta_2 ~ 0.22 meV respectively, suggesting that there are at least two bands which contribute to superconductivity. Combined with the observation of time reversal symmetry breaking at the superconducting transition from muon spin relaxation measurements (Phys. Rev. Lett. 112, 107002 (2014)), our results imply an unconventional superconducting order in this compound: A multiband singlet state that breaks time reversal symmetry or a triplet state dominated by interband pairing.

연구 동기 및 목표

• 비중심성 초전도체인 Re6Zr의 초전도 쌍성 대칭을 조사하기 위해.
• 직접 스펙트로스코픽 측정을 통해 Re6Zr에서 다수의 전자 밴드가 초전도성에 기여하는지 확인하기 위해.
• 초전도 오더 파라미터의 성격을 밝히기 위해 갭의 수와 크기를 규명하기 위해.
• 관측된 TRSB와 다밴드 초전도 상태를 통합하여, 스инг렛 쌍성과 트립렛 쌍성의 두 상황을 구별하기 위해.

제안 방법

• 초전도 갭 근처의 국소 상태밀도를 탐사하기 위해 고순도 Re6Zr 단일결정에서 점접촉 안드레이프 반사(PCAR) 스펙트로스코피를 수행하였다.
• 측정된 PCAR 스펙트럼은 두 개의 등방성 초전도 갭을 가진 이중 갭 모델을 사용하여 피팅하였다.
• 피팅 절차에서는 두 밴드 모두에 대해 s파어 쌍성 대칭을 가정하였으며, 이는 등방성 갭 행동과 일치한다.
• 결과는 이전의 뮤온 스핀 회전(μSR) 측정 결과와 통합하여 해석되었으며, 초전도 전이에서 시간역행 대칭성 위반이 확인되었다.
• 분석은 다밴드 스инг렛 쌍성에서 시간역행 대칭성이 위반된 상태와 상호밴드 트립렛 쌍성의 두 가능성을 구별하는 데 중점을 두었다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Re6Zr는 다수의 초전도 갭으로 인해 다밴드 초전도성을 나타내는가?
• RQ2 시간역행 대칭성 위반을 보이는 Re6Zr의 초전도 쌍성 대칭과 오더 파라미터 성격은 무엇인가?
• RQ3 관측된 TRSB는 다밴드 스инг렛 쌍성 상태 또는 트립렛 쌍성 상태로 일관되게 설명될 수 있는가?
• RQ4 두 개의 별개의 초전도 갭(Δ₁ ≈ 0.79 meV 및 Δ₂ ≈ 0.22 meV)은 Re6Zr의 전자 밴드와 어떻게 관련이 있는가?

주요 결과

• Re6Zr에서 두 개의 등방성 초전도 갭 Δ₁ ≈ 0.79 meV 및 Δ₂ ≈ 0.22 meV가 확인되어 최소한 두 개의 전자 밴드가 기여하고 있음을 시사한다.
• 두 개의 별개 갭 존재는 Re6Zr에서 다밴드 초전도 상태의 강력한 증거를 제공한다.
• 이전에 뮤온 스핀 회전(μSR) 측정으로 확인된 시간역행 대칭성 위반과도 일관되는 다밴드 초전도성은 초전도 상태의 비국소성 가능성을 시사한다.
• 데이터는 다밴드 스инг렛 상태에서 시간역행 대칭성이 위반되거나, 상호밴드 쌍성에 의해 지배되는 트립렛 상태일 가능성이 있는 비국소적인 초전도 상태일 가능성이 있다.
• PCAR 스펙트럼에서 갭의 이방성 부재는 두 밴드 모두에서 등방성 s파어 쌍성 대칭이 존재함을 지지한다.