超导能隙振荡: 到底来自配对密度波还是拆对散射?

殷嘉鑫; 王强华

doi:10.7498/aps.73.20240807

摘要

早在1965年, 于渌先生发表在《物理学报》的经典理论工作就指出: 超导能隙在磁性杂质周围会产生微弱的周期性振荡. 近十年来, 一系列高分辨率的扫描隧道显微实验观测到超导体内能隙在空间中的微弱振荡行为并指认为配对密度波. 据此情况, 李东海等理论学者近期指出, 在多种情况下, 杂质拆对散射构成的干涉效应也会导致能隙在空间形成周期性振荡. 我们讨论这两种观点的对立与统一, 以及它们和实验的联系.

关键词:

In his seminal work published in Acta Physica Sinica in 1965, Yu Lu pointed out that the superconducting gap exhibits weak modulations near the pair-breaking magnetic impurity in a superconductor. In the past ten year, a series high-resolution scanning tunneling microscopy works reported weak superconducting gap modulations in certain superconductors and explained these phenomena as pair density waves. In line with Yu Lu’s discovery, Lee D H et al. pointed out that in many cases, the interference effect of pair-breaking scattering can also lead to superconducting gap modulations in space. We will discuss the distinction and unification of these two kinds of mechanisms, as well as their relevance to recent experimental observations.

Keywords:

作者及机构信息

殷嘉鑫¹,
王强华²

1.
南方科技大学物理系, 深圳　518055

2.
南京大学物理学院, 固体微结构物理国家重点实验室, 南京　210093

通信作者: 殷嘉鑫, yinjx@sustech.edu.cn

Authors and contacts

Yin Jia-Xin¹,
Wang Qiang-Hua²

1.
Department of Physics, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China

2.
National Laboratory of Solid State Microstructures, School of Physics, Nanjing University, Nanjing 210093, China

Corresponding author: Yin Jia-Xin, yinjx@sustech.edu.cn

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参考文献

[1]	Bardeen J, Cooper L N, Schrieffer J R 1957 Phys. Rev. 108 1175 Google Scholar
[2]	Fulde P, Ferrell R A 1964 Phys. Rev. 135 A550 Google Scholar
[3]	Larkin A I, Ovchinnikov Y N 1965 Sov. Phys. JETP 20 762
[4]	Hamidian M, Edkins S D, Joo S H, et al. 2016 Nature 532 343 Google Scholar
[5]	Du Z Y, Li H, Joo S H, Donoway E P, Lee J, Séamus Davis J C, Gu G D, Johnson P D, Fujita K 2020 Nature 580 65 Google Scholar
[6]	Chen H, Yang H T, Hu B, et al. 2021 Nature 599 222 Google Scholar
[7]	Liu X, Chong Y X, Sharma R, Davis J C S 2021 Science 372 1447 Google Scholar
[8]	Zhao H, Blackwell R, Thinel M, et al. 2023 Nature 618 940 Google Scholar
[9]	Liu Y Z, Wei T C, He G Y, Zhang Y, Wang Z Q, Wang J 2023 Nature 618 934 Google Scholar
[10]	Aishwarya A, May-Mann J, Raghavan A, Nie L M, Romanelli M, Ran S, Saha S R, Paglione J, Butch N P, Fradkin E, Madhavan V 2023 Nature 618 928 Google Scholar
[11]	Gu Q, Carroll J P, Wang S Q, Ran S, Broyles C, Siddiquee H, Butch N P, Saha S R, Paglione J, Séamus Davis J C, Liu X L 2023 Nature 618 921 Google Scholar
[12]	Agterberg D F, Séamus Davis J C, Edkins S D, et al. 2020 Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 11 231 Google Scholar
[13]	于渌 1965 物理学报 21 75 Google Scholar Yu L 1965 Acta Phys. Sin. 21 75 Google Scholar
[14]	Gao Z Q, Lin Y P, Lee D H 2023 arXiv: 2310.06024 [cond-mat.supr-con]
[15]	Ambegaokar V, Baratoff A 1963 Phys. Rev. Lett. 11 104 Google Scholar
[16]	Jin J T, Jiang K, Yao H, Zhou Y 2022 Phys. Rev. Lett. 129 167001 Google Scholar
[17]	Deng H B, Qin H L, Liu G W, et al. 2024 Nature DOI: 10.1038/s41586-024-07798-y

施引文献

图 1 配对密度波(a)与拆对杂质散射(b)造成的超导能隙振荡

Fig. 1. Superconducting gap modulations induced by pair density waves (a) and pair-breaking scatterings (b).

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图 2 于渌对磁性杂质周围能隙振荡的推导与量级估算, 节选自文献[13]

Fig. 2. Results on superconducting gap modulations near the magnetic impurities by Lu Yu from Ref. [13].

下载: 全尺寸图片幻灯片

[1]	Bardeen J, Cooper L N, Schrieffer J R 1957 Phys. Rev. 108 1175 Google Scholar
[2]	Fulde P, Ferrell R A 1964 Phys. Rev. 135 A550 Google Scholar
[3]	Larkin A I, Ovchinnikov Y N 1965 Sov. Phys. JETP 20 762
[4]	Hamidian M, Edkins S D, Joo S H, et al. 2016 Nature 532 343 Google Scholar
[5]	Du Z Y, Li H, Joo S H, Donoway E P, Lee J, Séamus Davis J C, Gu G D, Johnson P D, Fujita K 2020 Nature 580 65 Google Scholar
[6]	Chen H, Yang H T, Hu B, et al. 2021 Nature 599 222 Google Scholar
[7]	Liu X, Chong Y X, Sharma R, Davis J C S 2021 Science 372 1447 Google Scholar
[8]	Zhao H, Blackwell R, Thinel M, et al. 2023 Nature 618 940 Google Scholar
[9]	Liu Y Z, Wei T C, He G Y, Zhang Y, Wang Z Q, Wang J 2023 Nature 618 934 Google Scholar
[10]	Aishwarya A, May-Mann J, Raghavan A, Nie L M, Romanelli M, Ran S, Saha S R, Paglione J, Butch N P, Fradkin E, Madhavan V 2023 Nature 618 928 Google Scholar
[11]	Gu Q, Carroll J P, Wang S Q, Ran S, Broyles C, Siddiquee H, Butch N P, Saha S R, Paglione J, Séamus Davis J C, Liu X L 2023 Nature 618 921 Google Scholar
[12]	Agterberg D F, Séamus Davis J C, Edkins S D, et al. 2020 Annu. Rev. Condens. Matter Phys. 11 231 Google Scholar
[13]	于渌 1965 物理学报 21 75 Google Scholar Yu L 1965 Acta Phys. Sin. 21 75 Google Scholar
[14]	Gao Z Q, Lin Y P, Lee D H 2023 arXiv: 2310.06024 [cond-mat.supr-con]
[15]	Ambegaokar V, Baratoff A 1963 Phys. Rev. Lett. 11 104 Google Scholar
[16]	Jin J T, Jiang K, Yao H, Zhou Y 2022 Phys. Rev. Lett. 129 167001 Google Scholar
[17]	Deng H B, Qin H L, Liu G W, et al. 2024 Nature DOI: 10.1038/s41586-024-07798-y

[1]	唐海涛, 米壮, 王文宇, 唐向前, 叶霞, 单欣岩, 陆兴华. 用于扫描隧道显微镜的低噪声前置电流放大器. 物理学报, 2024, 73(13): 130702. doi: 10.7498/aps.73.20240560
[2]	赵宗阳, 李铭, 周涛. 石墨烯类超导体的单磁性杂质效应. 物理学报, 2023, 72(20): 207401. doi: 10.7498/aps.72.20230830
[3]	袁永浩, 薛其坤, 李渭. FeSe/SrTiO₃高温超导体中的电子条纹相. 物理学报, 2022, 71(12): 127304. doi: 10.7498/aps.71.20220118
[4]	樊金泽, 方展伯, 罗超杰, 张汇. 低维材料中的电荷密度波. 物理学报, 2022, 71(12): 127103. doi: 10.7498/aps.71.20220052
[5]	奉熙林, 蒋坤, 胡江平. 钒基笼目超导体. 物理学报, 2022, 71(11): 118103. doi: 10.7498/aps.71.20220891
[6]	张志模, 张文号, 付英双. 二维拓扑绝缘体的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2019, 68(22): 226801. doi: 10.7498/aps.68.20191631
[7]	丁翠, 刘充, 张庆华, 龚冠铭, 汪恒, 刘效治, 孟繁琦, 杨好好, 武睿, 宋灿立, 李渭, 何珂, 马旭村, 谷林, 王立莉, 薛其坤. 单层FeSe薄膜/氧化物界面高温超导. 物理学报, 2018, 67(20): 207415. doi: 10.7498/aps.67.20181681
[8]	顾强强, 万思源, 杨欢, 闻海虎. 铁基超导体的扫描隧道显微镜研究进展. 物理学报, 2018, 67(20): 207401. doi: 10.7498/aps.67.20181818
[9]	徐丹, 殷俊, 孙昊桦, 王观勇, 钱冬, 管丹丹, 李耀义, 郭万林, 刘灿华, 贾金锋. 铜箔上生长的六角氮化硼薄膜的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2016, 65(11): 116801. doi: 10.7498/aps.65.116801
[10]	庞宗强, 张悦, 戎舟, 江兵, 刘瑞兰, 唐超. 利用扫描隧道显微镜研究水分子在Cu(110)表面的吸附与分解. 物理学报, 2016, 65(22): 226801. doi: 10.7498/aps.65.226801
[11]	史良马, 周明健, 朱仁义. 磁场作用下超导圆环的涡旋演化. 物理学报, 2014, 63(24): 247501. doi: 10.7498/aps.63.247501
[12]	周渝, 张蜡宝, 郏涛, 赵清源, 顾敏, 邱健, 康琳, 陈健, 吴培亨. 超导纳米线多光子响应特性研究. 物理学报, 2012, 61(20): 208501. doi: 10.7498/aps.61.208501
[13]	杨景景, 杜文汉. Sr/Si(100)表面TiSi2纳米岛的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2011, 60(3): 037301. doi: 10.7498/aps.60.037301
[14]	黄仁忠, 刘柳, 杨文静. 扫描隧道显微镜针尖调制的薄膜表面的原子扩散. 物理学报, 2011, 60(11): 116803. doi: 10.7498/aps.60.116803
[15]	杨鹏飞, 陈文学. 超导体界面层的电场电荷分布及起源. 物理学报, 2006, 55(12): 6622-6629. doi: 10.7498/aps.55.6622
[16]	葛四平, 朱星, 杨威生. 用扫描隧道显微镜操纵Cu亚表面自间隙原子. 物理学报, 2005, 54(2): 824-831. doi: 10.7498/aps.54.824
[17]	陈永军, 赵汝光, 杨威生. 长链烷烃和醇在石墨表面吸附的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2005, 54(1): 284-290. doi: 10.7498/aps.54.284
[18]	汪雷, 唐景昌, 王学森. Si3N4/Si表面Si生长过程的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2001, 50(3): 517-522. doi: 10.7498/aps.50.517
[19]	董正超, 邢定钰, 董锦明. 铁磁-超导隧道结中的散粒噪声. 物理学报, 2001, 50(3): 556-560. doi: 10.7498/aps.50.556
[20]	王浩, 赵学应, 杨威生. 天冬氨酸在Cu(001)表面吸附的扫描隧道显微镜研究. 物理学报, 2000, 49(7): 1316-1320. doi: 10.7498/aps.49.1316

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