Електричний опір і аномальне розсіювання електронів
Карта контуру кольору в 1a описує еволюцію абсолютних значень електричного опору осі c ( ρ c) 4,4% легованої Sn SnChRn5 при 5 тесл, поле трохи вище верхнього критичного поля СК у всьому досліджуваному діапазоні тисків. Сильне посилення ρ c зосереджено близько 1,3 ГПа, що показує топологію воронкоподібної форми. Ізотермічний питомий опір при базовій температурі 0,3 К також збільшується поблизу 1,3 ГПа, що в 1,7 рази більше, ніж при 2,46 ГПа (див. Додаткова фіг. 2 і Додаткова примітка 2 ). При відсутності магнітного поля, як показано на рис 1b з'являються SC-фази, викликані тиском, а також магнітний порядок. У цьому межі T N поступово зменшується з тиском і зникає, коли стає менше T c; тоді як T c ( P ) має куполоподібну форму з максимальним T c при 1,3 ГПа (фазові переходи в питомому опорі показані в 3b для типових тисків). Хоча на контур ρ c впливає наявність нових порушених симетрій при низьких температурах, він демонструє подібне посилення ρ c над T c при оптимальному тиску ( P c). Повне придушення T N поблизу P c дає переконливі докази того, що аномальне посилення ρ c в площині тиск – температура є наслідком критичних флуктуацій з АФМ QCP під куполом СС-легованого CeRhIn5.
Рисунок 1: Питомий електричний опір 4,4% CeRhIn5, легованого Sn, під тиском.
( a ) Контурну карту електричного опору c- осі ( ρ c) наносимо в площині тиск-температура для магнітного поля 5 Тесла, що трохи більше, ніж μ 0 H c2 (0). Кольори являють собою абсолютні значення ρ c, де воронка посиленого електронного розсіювання виникає біля 1,3 ГПа. ( b ) Контурна карта ρ c побудована для магнітного поля 0 Тесла. Температури антиферомагнітного переходу та надпровідного переходу наносяться на площині та окружності відповідно. T c призначається як точка початку фазового переходу. Дані, що представляють ті, з яких ця карта була побудована, показані на Додатковий рис .
QCP і суб- T лінійного опору
Локальний показник температури n від ρ c при 5 Тесла, де n = θlnΔ ρ / θln T і Δ ρ = ρ c − ρ 0 = AT n , також є аномальним поблизу 1,3 ГПа, як показано в 2а . Залишковий питомий опір ρ 0 відображає домішкове розсіювання, яке залежить як від величини порушення, так і від ефективного потенціалу домішки, яке саме посилюється критичними коливаннями 14 . Кольоровий контур, який описує локальну експонент n, виявляє сублінійну температурну залежність у вузькій площині тиск-температура близько 1,3 ГПа і низьких температурах, ознакою квантової критичної поведінки, а питомий опір в інших місцях залежить від Фермі-рідинної Т2-залежності. Рисунок 2b – d репрезентативно показують низьку температуру ρ c (T) при 5 Tesla для тисків 100 кПа (< P c), 1,3 GPa (= P c) і 1,92 GPa (> P c) у верхній, середній і нижній панелях відповідно. При тиску навколишнього середовища залежність Ландау – Фермі Т 2 спостерігається нижче 2,3 К, а залишковий питомий опір - 30,2 мкм см, що приблизно в 300 разів більше, ніж чистого CeRhIn5 (= 0,1 мкм см) через потенційне розсіювання на домішки. Коефіцієнт T 2 становить 1,98 мкм см K − 2, що відповідає тепловому коефіцієнту Соммерфельда γ = 445 мДж моль − 1 K − 2 від співвідношення Кадовакі – Вудса. 15 , що підтверджує, що Sn-легована CeRhIn5 є важкою електронною системою. При 1,38 ГПа тиск, де T c є максимумом при нульовому магнітному полі, ρ c (T) відхиляється від залежності Т 2, слідуючи за лінійною залежністю від суб- Т протягом розширеного діапазону температур від базової температури (= 0,3 К) до 7 K, тобто ρ c = ρ 0+ AT n з n = 0,69 і ρ 0 = 78,5 мкм см. Зауважимо, що параметри підгонки n = 0,71 і ρ 0 = 5,2 мкм см для чистого CeRhIn5 при 2,35 ГПа, QCP, а також оптимального тиску для надпровідності 16 .
Рисунок 2: Електричний опір нефермі-рідини ( ρ c) 4,4% легованого Сін CeRhIn5 під тиском.
( a ) Кольори являють собою локальний показник, n = θlnΔ ρ / θln T , при 5 Tesla, де Δ ρ = ρ c - ρ ( T = 0 K) = AT n . Опір ρ c вимірювали вздовж кристалічної осі c . Суб- Т лінійна залежність ρ c при 1,3 ГПа є відмінною рисою нетрадиційних рідин не-Фермі. ( b ) Низькотемпературне питомий опір ρ c відображається при тисках 0,001, 1,3 і 1,92 ГПа у ( b ), ( c ) і ( d ) відповідно. Суцільні лінії найменших квадратів підходять для ρ c = ρ ( T = 0 K) + AT n . Питомий опір відхиляється від поведінки Ландау-Фермі Т2 у QCP (= 1.3 ГПа), але випливає залежність від Т2 при тисках від ККП. Стрілки відзначають температуру рідини Фермі T FL, нижче якої показані ρ c ∝ T 2 та інші результати тисків Додатковий рис .
Залишковий питомий опір ρ 0 набагато більший в легованому Sn SnRI, ніж у чистому CeRhIn5 при їх відповідних критичних тисках, але показник n при QCP не залежить від розладу, що вказує на те, що нееластичне розсіяння, яке регулює температурну залежність, має одне й те саме походження і є від квантових критичних флуктуацій. Сублінейна температурна залежність не передбачається в звичайних моделях критичності, які враховують тільки розсіяння електронів від критичних флуктуацій намагніченості 4 . З іншого боку, аналогічне лінійне поведінка суб- Т в ρ повідомляється в незвичайному квантово-критичному металі YbRh2Si2 (ref. 17 ), чий опір T 3/4 інтерпретується в контексті критичної теорії квазічастинок, що включає взаємодію важких квазічастинок з тривимірними флуктуаціями АСМ в негаусській критичній області 18 . У цьому контексті для CeRhIn5, легованого Sn, ρ c ( T ) має відновити нормальну металеву квадратичну залежність при тисках, що перевищують P c, який він і робить. Як показано на рис 2d , ρ 0 зменшується до 47,2 мкм см, а A - 0,56 мкм см K − 2, що відповідає коефіцієнту Зоммерфельда 236 мДж моль − 1 K − 2. Аномальна температурна залежність питомого опору і сильного посилення ρ 0 і A при P c означає, що передбачуваний QCP лежить при P c, тиск де T c ( P ) найвищий (див. 3b і Додаткова примітка 3 ).
Рисунок 3: Закріплення максимуму T c за допомогою QCP.
( а ) Резистивно визначені фазові діаграми тиску і температури наносяться на графіку при нульовому магнітному полі для CeRhIn5 (квадрати) і 4,4% CeRhIn5 (окружностей), легованих Sn. Тверді символи позначають температуру переходу АФМ ( T N), а відкриті символи описують температуру надпровідного переходу ( T c). Максимальне значення T c нижче в легованому Sn SnCrRIn5 через порушення пара, що виникає при сильному домішковому розсіюванні. Стрілки на осі х вказують на АФМ QCP при 1,3 ГПа для 4,4% легованого Sn і при 2,3 ГПа для чистого CeRhIn5 відповідно. ( b ) Залежність тиску від залишкового питомого опору ρ 0 (кола) і коефіцієнта Т 2 (трикутники) ρ c для 4,4% CeRhIn5, що легуються, наносяться на ліву та праву ординати відповідно. Ці параметри були отримані при підключенні найменших квадратів електричного опору осі c при 5 Tesla з використанням ρ c = ρ 0+ AT 2 (див. Додаткова примітка 4 ).
