[论文解读] Coexistence of magnetism and superconductivity in CeRh1-xIrxIn5

P. G. Pagliuso, Petrovic1, C.+6 more|arXiv (Cornell University)|Jan 19, 2001

Rare-earth and actinide compounds被引用 7

一句话总结

本研究调查了CeRh1−xIrxIn5中超导性与磁性的共存现象，发现这两种相在较宽的掺杂范围（0.3 < x < 0.6）内持续存在，其中在CeRh0.5Ir0.5In5中，超导转变温度显著提升，超过CeIrIn5的两倍以上。Rh掺杂下零电阻转变的鲁棒性凸显了该重费米子体系中一种独特的量子相共存现象。

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.

研究动机与目标

• 绘制CeRh1−xIrxIn5在不同Ir掺杂水平下的热力学与输运性质。
• 研究该重费米子体系中超导性与磁序的稳定性及其共存行为。
• 确定Rh取代对超导转变温度及零电阻转变的影响。
• 理解在宽掺杂范围内两种相均被观测到的体系中磁性与超导性的相互作用。

提出的方法

• 对一系列掺杂水平（0.3 < x < 1）的CeRh1−xIrxIn5单晶进行热力学与输运测量。
• 通过测量电阻力以识别超导转变与零电阻行为。
• 分析磁化率与比热数据，以检测磁序的开始。
• 将CeRh0.5Ir0.5In5中的超导转变温度（Tc）与CeIrIn5中的Tc进行比较，以评估Rh取代的影响。
• 利用所观测到的相图评估磁性与超导相共存的稳定性。
• 评估CeIrIn5中异常零电阻转变在Rh掺杂下的鲁棒性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在何种Ir掺杂范围（x）内，CeRh1−xIrxIn5中存在超导性与磁序的共存？
• RQ2 Rh取代如何影响CeRh1−xIrxIn5中的体超导转变温度（Tc）？
• RQ3 CeIrIn5中观测到的零电阻转变在Rh掺杂下是否得以保留，其随x增加如何演化？
• RQ4 该体系中磁有序温度与超导转变温度之间存在何种关系？
• RQ5 为何CeIrIn5中的零电阻转变在Rh取代下表现出对Tc变化的鲁棒性？

主要发现

• 超导性与磁序在较宽的掺杂范围内共存，具体为0.3 < x < 0.6。
• CeRh0.5Ir0.5In5中的体超导转变温度（Tc）超过CeIrIn5的两倍以上。
• Rh浓度在0.5至1.0之间时，零电阻转变温度基本保持不变，表明其对掺杂具有鲁棒性。
• 磁序在x < 0.6时持续存在，而超导性在x > 0.3时被观测到，证实了显著的相共存区域。
• CeIrIn5中异常的零电阻转变在整个研究掺杂范围内均被保留，表明存在稳定的量子基态。
• 相图揭示了磁性与超导性之间复杂的相互作用，二者并未简单地相互抑制。