[论文解读] Quantum coherence across bosonic superconductor-anomalous metal-insulator transitions

Chao Yang, Yi Liu+16 more|arXiv (Cornell University)|Jan 23, 2019

Physics of Superconductivity and Magnetism被引用 34

一句话总结

该论文通过高温超导薄膜中的磁导量子振荡，展示了在玻色超导体-金属-绝缘体转变过程中的量子相位相干性如何演化，揭示了一种在低温下电阻和振幅振荡呈现饱和的鲁棒异常金属态。

ABSTRACT

After decades of explorations, suffering from low critical temperature and subtle nature, whether a metallic ground state exists in a two-dimensional system beyond Anderson localization is still a mystery. Supremely, phase coherence could be the key that unlocks its intriguing nature. This work reveals how quantum phase coherence evolves across bosonic superconductor-metal-insulator transitions via magneto-conductance quantum oscillations in high-Tc superconducting films. A robust intervening anomalous metallic state characterized by both resistance and oscillation amplitude saturations in the low temperature regime is detected. By contrast, with decreasing temperature the oscillation amplitude monotonically grows on the superconducting side, but decreases at low temperatures on the insulating side. It suggests that the saturation of phase coherence plays a prominent role in the formation of this anomalous metallic state.

研究动机与目标

• 在二维系统中，是否存在超越安德森局域化的金属基态。
• 探索量子相位相干性如何在玻色性 S-M-I 转变中演化。
• 表征异常金属态及其对温度和磁场的依赖。

提出的方法

• 测量磁导并在高-Tc超导薄膜中提取量子振荡。
• 分析振幅在超导侧和绝缘侧随温度的依赖。
• 在低温下识别电阻和振幅的饱和行为。
• 推断相干饱和在异常金属态形成中的作用。

实验结果

研究问题

• RQ1 在这些材料中，二维系统是否存在超越阿森德 localization 的金属基态？
• RQ2 量子相位相干性如何在玻色性超导体-金属-绝缘体转变中演化？
• RQ3 相干饱和在异常金属态中的作用是什么？

主要发现

• 检测到一种鲁棒的介于两相之间的异常金属态，其特征是在低温下电阻和振幅饱和。
• 在超导侧，振幅随温度降低而增大。
• 在绝缘侧，低温时振幅减小。
• 相位相干性饱和在形成异常金属态中发挥了重要作用。