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第一作者：Shuxu Hu

通訊作者：薛其坤，張定，喬佳斌

通訊單位：清華大學(xué)，北京理工大學(xué)

薛其坤，清華大學(xué)物理系，教授、博士生導(dǎo)師，中國科學(xué)院院士，?中國科學(xué)院物理研究所研究員，北京郵電大學(xué)電子工程學(xué)院院長、北京量子信息科學(xué)研究院院長?，南方科技大學(xué)校長?、黨委副書記，安徽省院士專家聯(lián)誼會顧問、北京市科學(xué)技術(shù)最高獎獲得者，第十四屆全國人大代表，粵港澳大灣區(qū)（廣東）量子科學(xué)中心主任。

張定，清華大學(xué)物理系，長聘副教授。

喬佳斌，北京理工大學(xué)物理學(xué)院特別副研究員，主要從事新型量子功能材料的制備、結(jié)構(gòu)表征和物性研究。

論文速覽

第二類超導(dǎo)體在一定外磁場下會形成量子化的磁通渦旋，這些渦旋對超導(dǎo)體的輸運(yùn)性質(zhì)有著深刻影響。在超薄高溫超導(dǎo)銅氧化物中，本文系統(tǒng)研究了磁通渦旋的熱激活行為和能斯特效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)渦旋對應(yīng)的熵與超流密度的指數(shù)關(guān)系。

通過測量不同摻雜水平樣品的磁阻率和能斯特效應(yīng)，提取了London穿透深度，并發(fā)現(xiàn)超流相剛度ρ_s與超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度T_c呈線性關(guān)系。在相同批次的超薄樣品上，通過芯片熱測量技術(shù)測量了能斯特效應(yīng)，得到了渦旋熵，并發(fā)現(xiàn)其隨著T_c或ρ_s的減小而指數(shù)衰減。

此外，研究者們還分析了T_c以上的能斯特效應(yīng)，并在高斯超導(dǎo)漲落框架下進(jìn)行了討論，為高溫超導(dǎo)性提供了新的視角。

圖文導(dǎo)讀

圖1：樣品制備的流程圖和器件細(xì)節(jié)展示。

圖2：實(shí)驗(yàn)測量得到的超薄銅氧化物樣品中的能斯特信號。

圖3：不同摻雜水平的超薄BSCCO樣品的能斯特信號和非對角Peltier系數(shù)。

圖4：不同超導(dǎo)體的渦旋片熵隨T_c變化的曲線，以及BSCCO中渦旋熵的指數(shù)衰減關(guān)系，還有超導(dǎo)漲落區(qū)域在典型超導(dǎo)相圖中的總結(jié)。

總結(jié)展望

本研究通過在超薄BSCCO超導(dǎo)體中測量磁阻率和能斯特效應(yīng)，并探討了渦旋熵和超導(dǎo)漲落的性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)隨著摻雜水平的降低，渦旋熵指數(shù)衰減，該發(fā)現(xiàn)對于理解高溫超導(dǎo)體中的相干性質(zhì)具有重要意義。

此外，研究還揭示了超導(dǎo)漲落的溫度窗口，為進(jìn)一步研究超導(dǎo)體的相干性質(zhì)和漲落現(xiàn)象提供了新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論見解。未來的研究可以基于這些發(fā)現(xiàn)，進(jìn)一步探索超導(dǎo)體中渦旋動力學(xué)和超導(dǎo)漲落的物理機(jī)制。

文獻(xiàn)信息

標(biāo)題：Vortex entropy and superconducting fluctuations in ultrathin underdoped Bi₂Sr₂CaCu₂O_8+x superconductor

期刊：Nature Communications

DOI：10.1038/s41467-024-48899-6?

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