[论文解读] Nodeless superconducting gap in NdFeAsO$_{0.9}$F$_{0.1}$ single crystals from anisotropic penetration depth studies

C. Martin, R. T. Gordon+9 more|ArXiv.org|Jul 5, 2008

Iron-based superconductors research被引用 5

一句话总结

本研究通过各向异性穿透深度测量，探究了NdFeAsO₀.₉F₀.₁单晶中的超导能隙结构。结果揭示出无节点的s波能隙，具有强烈的各向异性，表明该铁基材料中存在无能隙节点的非常规超导性，支持其为完全闭合的超导态。

ABSTRACT

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研究动机与目标

• 确定NdFeAsO₀.₉F₀.₁单晶中超导能隙的对称性和结构。
• 研究超导态是否具有节点线或为完全闭合的能隙态。
• 通过精确测量穿透深度的各向异性，理解铁基超导体中的配对机制。
• 提供证据以支持或反驳该特定铁砷化物体系中无节点超导性的存在。

提出的方法

• 测量NdFeAsO₀.₉F₀.₁单晶在不同晶轴方向（ab面和c轴）的磁穿透深度λ(T)。
• 使用低温SQUID磁化率计获取精确的温度依赖性λ(T)数据。
• 通过分析λ(T)的各向异性，推断超导能隙函数的对称性。
• 将实验测得的λ(T)数据与s波、d波及无节点s波能隙的理论模型进行比较。
• 应用Ginzburg-Landau理论和基于BCS的计算，提取能隙参数并确认无节点的存在。
• 将数据拟合至无节点s波能隙模型，以确定能隙的大小及其随温度的变化关系。

实验结果

研究问题

• RQ1 NdFeAsO₀.₉F₀.₁中的超导能隙是否具有节点，或始终保持完全闭合？
• RQ2 超导能隙在不同晶轴方向上的各向异性如何？
• RQ3 该铁基体系中的超导配对机制是否与无节点s波对称性一致？
• RQ4 穿透深度的温度依赖性如何支持或反驳现有的配对模型？
• RQ5 NdFeAsO₀.₉F₀.₁中的超导能隙大小是多少，其随方向如何变化？

主要发现

• ab面和c轴方向的穿透深度随温度变化关系均未显示节点存在的迹象，表明为完全闭合的超导态。
• 穿透深度的各向异性与无节点s波能隙一致，其在T=0 K时的能隙大小约为1.8 meV。
• 数据排除了d波或节点s波配对的可能性，因为此类配对态在低温下应表现出λ(T)的线性温度依赖性，而实验中并未观察到。
• 观测到的λ(T)行为与无节点s波能隙模型高度吻合，支持完全闭合的超导态。
• 各向异性比值γ = λ_c / λ_ab约为2.5，表明能隙结构具有强烈的各向异性。
• 能隙函数中无节点的存在表明，NdFeAsO₀.₉F₀.₁中的超导配对为非常规但完全闭合的配对，与s±-波或具有符号反转的s波配对一致。