Хвиля зарядової щільності, квантова критична точка і надпровідність в TiSe2

Незвичайними (unconventional) називають надпровідники, властивості яких не вдається описати в рамках стандартної моделі БКШ. До них відносяться купратные і безмедные ВТНП сполуки з важкими фермионами, рутенаты, органічні матеріали тощо Загальним для всіх незвичайних надпровідників є близькість надпровідного стану до якої-небудь іншої впорядкованій фазі з порушеною симетрією (антиферромагнитной, зарядовим, страйповой, орбітальній, нематической та ін). Це наводить на думку, що незвичайна надпровідність обумовлена взаємодією носіїв з флуктуаціями несверхпроводящего параметра порядку, причому конкретна природа останнього не настільки істотна.

Класичним прикладом незвичайних надпровідників є шаруваті дихалькогениды перехідних металів MX2 (M = Nb, Ti, Ta, Mo; X = Se S), в яких існує стан типу хвилі зарядової щільності (charge density wave, CDW). Попередні дослідження показали, що збільшення гідростатичного тиску призводить до придушення CDW і виникнення надпровідності. Оскільки це, мабуть, відбувається в околиці квантової критичної точки (quantum critical point, QCP), відповідної TCDW = 0, то висловлювалися припущення про зв’язок надпровідності з квантовими критичними флуктуаціями. Однак точне розташування QCP щодо надпровідного ділянки фазової діаграми донедавна залишалося невідомим.

Фазова діаграма TiSe2 в координатах тиск-температура.
TSC – температура надпровідного переходу, TCDW – температура формування хвилі зарядової густини, QCP – квантова критична точка.

 

В роботі [1] (США, Німеччина) еволюція CDW у міру збільшення тиску P вивчена шляхом аналізу спектрів розсіювання рентгенівських променів на монокристалах TiSe2 c TCDW(P=0) = 202 К. Вперше безпосередньо доведено існування QCP при Pc = (5.1 ± 0.2) ГПа. Це тиск більше ніж на 1 ГПа вище відповідного правої межі надпровідної області, розташованої в інтервалі 2 ГПа < P < 4 ГПа (див. рис.), що на перший погляд змушує засумніватися в причетності QCP і флуктуацій CDW до надпровідності. Але картина виявилася більш складною (а значить, і більш цікавою). З’ясувалося, що при P ” 3 ГПа, тобто всередині “надпровідного купола” (див. рис.) відбувається перехід від сумірною (щодо періоду кристалічної решітки) структури CDW до несумірною. При цьому в CDW-порядку виникає проковзування фази і формуються доменні стінки, квантова динаміка яких може виявитися відповідальною, як вважають автори, за надпровідність. Цікаво, що аналогічна взаємозв’язок між флуктуаціями фази впорядкованих зарядових доменів і надпровідність спостерігалася в купратних ВТНП. Така універсальність може послужити стимулом до розробки нової теорії надпровідності, більш загальною, ніж БКШ.

1. W. I. Joe et al., Nature Phys. 10, 421 (2014).

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *