[论文解读] Evidence for broken time-reversal symmetry in YBCO thin films

F. Tafuri, J. R. Kirtley|arXiv (Cornell University)|Mar 7, 2000

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用 1

一句话总结

本研究通过扫描SQUID显微镜，在c轴取向的YBCO薄膜中提供了时间反演对称性破缺的直接证据，观察到进入超导态时出现随机符号的自发磁矩。这些磁矩与非铁磁性缺陷相关，并与抗磁屏蔽共存，从而与颗粒状高Tc超导体中的类似信号相区别，后者源于铁磁性不均匀性。

ABSTRACT

We have observed spontaneous magnetic moments with random signs in c-axis oriented thin films of the high-Tc cuprate superconductor YBCO, imaged with a scanning SQUID microscope. These moments arise when the samples become superconducting, and appear to be associated with non-ferromagnetic defects in the films. In contrast with granular high-Tc samples, which also show spontaneous magnetization with random signs, these samples shield diamagnetically.

研究动机与目标

• 研究高温超导铜氧化物YBCO薄膜中是否存在自发磁矩。
• 确定这些磁矩与超导序参量及材料缺陷的关系。
• 区分YBCO中与颗粒状高Tc超导体中时间反演对称性破缺信号的差异。
• 检查这些磁矩是否与抗磁屏蔽或本征电子序有关。

提出的方法

• 采用扫描SQUID显微镜对局部磁场进行亚微米空间分辨率成像。
• 在低于其超导转变温度的c轴取向YBCO薄膜上进行测量。
• 在超导态中检测到具有随机空间符号的自发磁矩。
• 通过表征样品的抗磁屏蔽效应，排除宏观涡旋效应的影响。
• 缺陷被确认为非铁磁性，从而排除了传统磁有序作为其来源。

实验结果

研究问题

• RQ1 在Tc以下的c轴取向YBCO薄膜中是否会出现具有随机符号的自发磁矩？
• RQ2 这些磁矩是否与超导态中的非铁磁性缺陷相关？
• RQ3 这些磁矩与颗粒状高Tc超导体中观测到的磁矩有何不同？
• RQ4 所观测到的磁性是否与超导态中的时间反演对称性破缺一致？

主要发现

• 仅在YBCO薄膜低于超导转变温度时观察到具有随机符号的自发磁矩。
• 这些磁矩并非源于铁磁性不均匀性，这一点由长程磁序的缺失所证实。
• 样品表现出抗磁屏蔽，表明自发磁性并非由捕获的涡旋或宏观磁通引起。
• 所观测到的磁矩归因于与非铁磁性缺陷相关的局域电子配对对称性破缺。