Domain Meissner állapot és spontán örvény-antivortex generáció a ferromágnesesben

Az összes elrejtése szerzők és tagságok

Keresse meg ezt a szerzőt a Google Tudósban
Keresse meg ezt a szerzőt a PubMed oldalon
Keresse meg ezt a szerzőt ezen a webhelyen
ORCID-rekord Vaszilij S. Sztolyarovról
Levelezés céljából: stoliarov.vs @ mipt.rudimitri.roditchev @ espci.fr

Keresse meg ezt a szerzőt a Google Tudósban
Keresse meg ezt a szerzőt a PubMed oldalon
Keresse meg ezt a szerzőt ezen a webhelyen
ORCID-rekord Dimitri Roditchevről
Levelezés céljából: stoliarov.vs @ mipt.rudimitri.roditchev @ espci.fr

Absztrakt

A szupravezetés és a mágnesesség kölcsönhatása az egyik legrégebbi enigma a fizikában. Általában a ferromágnes erős cseremezeje a paramágneses hatás révén elnyomja a szingulett szupravezetést. Az EuFe2 (As0.79P0.21) 2 anyagban, amely nemcsak szupravezetővé válik 24,2 K hőmérsékleten, hanem ferromágnesessé is válik 19 K alatt, a két antagonista jelenség együttélése válik lehetővé az Eu alrendszer által termelt szokatlanul gyenge cseretér miatt. Kísérletileg és elméletileg bemutatjuk, hogy amikor a ferromágnesesség növeli a szupravezetést, a Meissner-állapot spontán inhomogénné válik, amelyet nanométeres léptékű csíkos doménszerkezet jellemez. Még alacsonyabb hőmérsékleten és külsőleg alkalmazott mágneses tér nélkül a rendszer lokálisan kvantumvortex-antivortex párokat generál, és fázisátmeneten megy keresztül egy tartományi örvény-antivortex állapotban, amelyet sokkal nagyobb domének és sajátos Turing-jellegű minták jellemeznek. Kidolgozzuk ennek a jelenségnek a kvantitatív elméletét, és új módszert vetünk fel a szupravezető szuperrácsok megvalósítására és a ferromágneses szupravezetők örvénymozgásának szabályozására mágneses tartományok hangolásával - példátlan lehetőség a fejlett szupravezető hibridek megfontolására.

BEVEZETÉS

(A) Az anyag atomszerkezete. (B) Az EuFe2 (As1-xPx) fázisdiagramja a P/As szubsztitúció függvényében. Függőleges piros szaggatott vonal jelöli a vizsgált minták P-tartalmát x = 0,21. A csillagok jelzik az FM átmeneti hőmérséklet TFM és SC kritikus hőmérséklet TC, TFM | ψ (r →) | a három államban; a piros szaggatott vonalak | ψ0 (T) | - a sorrend paraméterének maximális lehetséges értékét adott hőmérsékleten (lásd a szöveg magyarázatait).

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

(TFM-T) 1/2 és lN (T) -et eredményez. Ezeket a λ (T) és lN (T) függéseket az lDMS (T) tükrözi; szépen megragadja őket a kísérlet.

(A) Az MFM térképekből kivont doménszélességek hőmérsékleti alakulása (a hibasávok a tartomány periódusának változásait mutatják a vizsgált mintaterületen). A domének közvetlenül a TFM alatt jelennek meg, jelezve az átmenetet a hagyományos Meissner-állapotból a DMS-be. A DMS fázisban a tartomány szélessége kissé növekszik a hőmérséklet csökkenésével. T = 17,5 K körül a DMS/DVS fázisátmenet megy végbe; a tartomány szélessége gyorsan növekszik. T = 15 K alatt, a DVS fázis mélyén a tartomány szélessége szinte állandó. (B) A DMS EDMS (kék görbe), a DVS EDVS (piros görbe) és a megfelelő nem SC FM fázisú EFM (szaggatott görbe) összes energiája az l tartomány szélességének függvényében a DMS/DVS átmenetnél. A számítás T = 18 K és λ (T) 420 nm esetén történik (lásd a Kiegészítő anyagokat). A DMS fázisban a legkisebb energia megfelel a l = 137 nm-nek, a DVS-fázisban pedig l = 350 nm-nek, a kísérletnek megfelelően. más néven önkényes egységek.

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

Első rendű átmenet a DVS-be

Most a DMS-ből a DVS-be történő fázisátmenet alapvető lépéseit követjük, amelyeket a 3. ábra mutat be. Ezekben a térképekben a csapdába esett Abrikosov-örvényeket szaggatott körök veszik körül. Az átmenet T = 17,8 K-nál, 1 K-val a TFM alatt történik, amikor új mágneses tárgyak kezdenek megjelenni (kövesse az evolúciót a 3A. Ábra és a 3B. Ábra stb. Között). Az új tárgyak apró sötét és világos foltok párjaként tárulnak fel (sárga körök veszik körül őket). Ezeket a foltpárokat lokálisan generált V-AV párokként azonosítják. Soha nem figyelhetők meg a T> TFM térképeken. A kialakuló V-AV párok mágneses kontrasztja szignifikánsan alacsonyabb, mint az egyes Abrikosov-örvényeké, mert a magképződés során a V-AV távolság a domén effektív szélességének nagyságrendje, w w ≪ λ, és ezek ellentétesen irányított mágneses fluxusok részben törlik egymást. Figyelemre méltó, hogy a V-AV párosítja a sejtmagokat szisztematikusan azokon a helyeken, ahol az SC sorrend paramétere további gyengülést mutat, például az egyes örvények normál magjai vagy az „Y” alakú domén diszlokációk, amelyeknél az éles kanyaroknál az „aktuális összenyomás” hatása (22) az SC rendparaméter eltávolítása és ezt követő csökkentése.

(A nak nek K) Helyi mágneses MFM térképek, amelyeket egy keskeny hőmérsékleti ΔT ≈ 0,6 K ablakban szereztek T = 17,86 K (A) -tól T = 17,25 K (K) -ig ugyanazon a mintaterületen 8 μm × 8 μm, mint az 1. ábrán (D-F ). A rögzített Abrikosov-örvényeket szaggatott körök jelölik. A sárga nyilak olyan meghatározott helyekre mutatnak (a doménszerkezet Y alakú diszlokációi, csapdába esett Abrikosov-örvények, újonnan magozott V-AV-párok stb.), Amelyek V-AV-párok nukleációs helyeiként működnek; az utóbbiakat sárga körök veszik körül a következő térképeken (lásd a magyarázatot a fő szövegben). A már meglévő és növekvő V-AV klasztereket fehér ellipszisek jelölik. Az (I) - (K) szakaszokban a DMS és a DVS együtt él. (L) A 16,53 K hőmérsékleten megszerzett térkép már hasonlít az 1F ábra alacsony hőmérsékletű DVS-jére. (M nak nek O) Nagyított képek a térképek felső részén (A) - (C), amelyek egyetlen V-AV pár magképződést mutatnak Y diszlokációnál. (P) Miután létrehozták, az örvény és az antivortex elválik és másodlagos nukleációs központként szolgálnak más V-AV párok számára. Az (M) - (P) kontrasztot a jobb láthatóság érdekében optimalizáltuk.

Nagy felbontású kép letöltése
Megnyitás új lapon
Töltse le a Powerpoint alkalmazást

(A nak nek K) Helyi mágneses MFM térképek, amelyeket egy keskeny hőmérsékleti ΔT ≈ 0,6 K ablakban szereztek T = 17,86 K (A) -tól T = 17,25 K (K) -ig ugyanazon a mintaterületen 8 μm × 8 μm, mint az 1. ábrán (D-F ). A rögzített Abrikosov-örvényeket szaggatott körök jelölik. A sárga nyilak olyan meghatározott helyekre mutatnak (a doménszerkezet Y alakú diszlokációi, csapdába esett Abrikosov-örvények, újonnan magozott V-AV párok stb.), Amelyek a V-AV párok nukleációs helyeiként működnek; az utóbbiakat sárga körök veszik körül a következő térképeken (lásd a magyarázatot a fő szövegben). A már meglévő és növekvő V-AV klasztereket fehér ellipszisek jelölik. Az (I) - (K) szakaszokban a DMS és a DVS együtt él. (L) A 16,53 K hőmérsékleten megszerzett térkép már hasonlít az 1F ábra alacsony hőmérsékletű DVS-jére. (M nak nek O) Nagyított képek a térképek felső részén (A) - (C), amelyek egyetlen V-AV pár magképződést mutatnak Y diszlokációnál. (P) Miután létrehozták, az örvény és az antivortex elválik és másodlagos nukleációs központként szolgálnak más V-AV párok számára. Az (M) - (P) kontrasztot a jobb láthatóság érdekében optimalizáltuk.

Helyi V-AV generálás az átmenetnél

Az elsődleges ok, amiért a V-AV párok generálódnak, és így elpusztítják a DMS-t, a Cooper-párok kinetikus energiájának folyamatos növekedésében rejlik, az egyes FM tartományokban lévő Meissner-áramok következtében, amikor a hőmérséklet csökken, és az egyes tartományokban a mágneses momentum növekszik. Bizonyos hőmérsékleten az örvények létrehozása egy tartományban energetikailag kedvezővé válik. Ugyanebben a pillanatban az antivortex megjelenése kedvezővé válik az ellenkező polaritású FM tartományokban. Ezenkívül a Meissner-áramok sajátos eloszlása miatt a DMS-fázisban (1H ábra) a doménfalak szupravezetése lényegesen gyengült. Nagy szûrõáramok keringenek a doménfalak mentén. Amplitúdójuk (az ≪ λ határértékben) jwall = cMl/(6λ 2) (16). Mivel esetünkben l ≃ 0,5λ, ezek az áramok erősek lehetnek, összehasonlíthatók a jc j fal kritikus áramsűrűségével j c (T) = 2 π 3 M H c l λ, ahol Hc a termodinamikai kritikus mező. Ennek eredményeként az SC falparaméter a (z) tartományfalon csökken az temperature0 (T) maximális sorrendhez képest, ugyanazon a hőmérsékleten (ψ0 (T) - ψfal)/ψ0 (T)

A DVS térszerkezete

KÖVETKEZTETÉS

Végül kísérletileg feltártuk egy új Meissner-fázis létezését - a mágneses DMS-t és az azt követő első rendű átmenetet a DVS-be az EuFe2 (As0.79P0.21) FM szupravezetőben. Bemutattuk a V-AV párok helyi generációját is közvetlenül ebben az anyagban. Ezeknek a jelenségeknek a TFM L. N. Bulaevskii-vel rendelkező gyenge FM szupravezetőkben közöseknek kell lenniük,

A. I. Buzdin,

M. L. Kulić,

S. V. Panjukov

, A szupravezetés és mágnesesség együttélése elméleti jóslatok és kísérleti eredmények. Adv. Phys. 34, 175 - 261 (1985).