CeCoIn 5
CeCoIn 5 („Cerium-Cobalt-Indium 5”) to nadprzewodnik fermionowy o warstwowej strukturze krystalicznej i nieco dwuwymiarowych właściwościach związanych z transportem elektronów. Temperatura krytyczna wynosząca 2,3 K jest najwyższą spośród wszystkich nadprzewodników fermionowych na bazie Ce.
System materialny
CeCoIn 5 należy do bogatej rodziny związków ciężkich fermionów . CeIn 3 to ciężki metal fermionowy o sześciennej strukturze krystalicznej, która porządkuje antyferromagnetycznie poniżej 10K. Przy zastosowaniu ciśnienia zewnętrznego antyferromagnetyzm w CeIn 3 jest stale tłumiony, a na diagramie fazowym w pobliżu antyferromagnetycznego kwantowego punktu krytycznego pojawia się kopuła nadprzewodząca . CeCoIn 5 ma tetragonalną strukturę krystaliczną, a komórkę elementarną CeCoIn 5 można uznać za „CeIn 3 z dodatkową warstwą CoIn 2 na komórkę elementarną”. Ściśle spokrewniony z CeCoIn 5 jest ciężki fermion CeRhIn 5 , który ma taką samą strukturę krystaliczną i jest antyferromagnetyczny poniżej 4K, ale nie staje się nadprzewodnikiem pod ciśnieniem otoczenia. Pod wysokim ciśnieniem CeRhIn 5 staje się nadprzewodnikiem z maksymalną Tc nieco powyżej 2 K przy ciśnieniu około 2 GPa, a przy tym samym ciśnieniu powierzchnia Fermiego CeRhIn 5 zmienia się, co sugeruje tzw. lokalną krytyczność kwantową. Również związek PuCoGa 5 , który jest nadprzewodnikiem o T c około 18,5 K i który można uznać za związek pośredni między nadprzewodnikami z fermionów ciężkich i nadprzewodników miedzianowych , ma taką samą strukturę krystaliczną.
Wzrost monokrystalicznego CeCoIn 5 był bardzo pomyślny wkrótce po odkryciu materiału i przygotowano duże monokryształy CeCoIn 5 , takie jak wymagane do nieelastycznego rozpraszania neutronów . (W przeciwieństwie do niektórych innych związków ciężkich fermionów, w których wzrost monokryształów jest trudniejszy).
Właściwości nadprzewodzące
Górne krytyczne pole magnetyczne Hc2 stanu nadprzewodzącego CeCoIn 5 jest anizotropowe, zgodnie ze strukturą kryształu i innymi właściwościami fizycznymi . Dla pól magnetycznych przyłożonych wzdłuż kierunku [100] H c2 wynosi około 11,6 T, a H c2 dla pól wzdłuż kierunków [001] 4,95 T.
Parametr rzędu nadprzewodników ma symetrię fali d, co ustalono w kilku eksperymentach, takich jak skaningowa mikroskopia tunelowa (STM) i spektroskopia (STS).
Szczegółowe badania zbliżone do pola krytycznego przeprowadzono na CeCoIn 5 i stwierdzono, że pewne reżimy w diagramie fazowym tego materiału należy interpretować w kategoriach fazy Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) . Następnie eksperymenty z dyfrakcją neutronów wykazały, że ten reżim obejmuje bardziej złożoną fazę, która również wykazuje niewspółmierny porządek antyferromagnetyczny, tak zwaną „fazę Q”.
Przedstawiono dowody na delokalizację kwantowego przejścia fazowego bez łamania symetrii.