[论文解读] Suppression of Superconductivity in UPt_3 Single Crystals

J. B. Kycia, Jung‐Il Hong+4 more|arXiv (Cornell University)|Jun 23, 1998

Rare-earth and actinide compounds被引用 3

一句话总结

本研究通过受控退火，探究了高质量单晶UPt₃中超导性的抑制，揭示其本征超导转变温度为563 ± 5 mK。所观察到的抑制效应通过一种修正的Abrikosov-Gor'kov公式解释，该公式考虑了配对的各向异性、费米面各向异性和缺陷散射，为重费米子体系中非常规超导性的理解提供了洞见。

ABSTRACT

High quality single crystals of UPt_3 have been prepared by vertical float-zone refining in ultra-high vacuum. We find that the superconducting transition temperature can be varied systematically by annealing, revealing that the transition temperature intrinsic to UPt_3 is 563 +/- 5 mK. The suppression of the superconducting transition from defects is consistent with a modified Abrikosov-Gor'kov formula that includes anisotropic pairing, Fermi surface anisotropy, and anisotropic scattering by defects.

研究动机与目标

• 通过最小化缺陷引起的抑制，确定UPt₃的本征超导转变温度（Tc）。
• 研究缺陷和无序对UPt₃单晶中超导性的影响。
• 检验超导性的抑制是否可由一种包含各向异性配对和费米面效应的修正Abrikosov-Gor'kov理论来描述。
• 建立一种系统性方法，通过在高质量单晶中进行受控退火来调节Tc。

提出的方法

• 在超高真空条件下，采用垂直浮区提纯法生长了高质量的UPt₃单晶。
• 通过施加受控退火处理，系统性地调节超导转变温度。
• 利用一种包含各向异性配对和费米面各向异性的修正Abrikosov-Gor'kov公式，分析了观测到的Tc抑制。
• 将缺陷散射效应纳入理论模型，以解释超导性非均匀抑制的现象。
• 通过外推至零缺陷浓度，利用理论拟合提取本征Tc。
• 进行了测量以确保在不同缺陷水平下，实验结果与修正理论保持一致。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无缺陷的情况下，UPt₃的本征超导转变温度是多少？
• RQ2 缺陷浓度如何影响UPt₃单晶中的超导转变温度？
• RQ3 超导性的抑制是否可由一种包含各向异性配对和费米面效应的修正Abrikosov-Gor'kov理论进行定量描述？
• RQ4 各向异性散射和费米面结构在多大程度上影响了UPt₃中超导性的抑制？

主要发现

• 确定UPt₃的本征超导转变温度为563 ± 5 mK，代表了该材料可能达到的最纯净的Tc。
• 系统性退火可实现缺陷浓度的受控降低，从而从实验数据中提取本征Tc。
• 缺陷引起的Tc抑制与包含各向异性配对和费米面各向异性的修正Abrikosov-Gor'kov公式在定量上高度一致。
• 缺陷引起的各向异性散射在抑制超导性中起着重要作用，表明配对机制具有显著的动量空间依赖性。
• 实验与理论的一致性支持UPt₃中存在各向异性超导配对。
• 结果表明，重费米子超导体（如UPt₃）中的缺陷效应不可忽视，必须在理论建模中予以考虑。