CeCoIn5

CeCoIn₅（セリウム-コバルト-インジウム5、英;Cerium-Cobalt-Indium５）は、層状の結晶構造となっている重い電子系超伝導体であり、ある程度の2次元電子輸送特性を備えている ^[1] 。2.3 Kの臨界温度は、Ceを基盤とする重い電子系超伝導体の中で最も高い温度である。 ^[2]

材料系

CeCoIn₅は、重い電子系化合物というファミリーの一員である ^[3] ^[4] 。CeIn₃は、立方晶構造の重い電子系金属であり、10K未満では反強磁性を示す。外圧を加えると、CeIn₃の反強磁性が継続的に抑制され、反強磁性量子臨界点付近の状態図に超伝導ドームが出現する ^[5] 。CeCoIn₅は、正方晶の結晶構造を有し、その結晶格子は、「CeIn₃の結晶格子にCoIn₂層が追加されている_」と考えることができる。

CeCoIn₅と密接に関連するのは、重い電子系材料CeRhIn₅であり、CeCoIn ₅と同じ結晶構造であり、4K以下で反強磁性を示す。ただし、CeRhIn₅は周囲圧力で超伝導になることはないが、高圧で超電導となる。CeRhIn₅の最大臨界温度は2 Kをわずかに超えるが、このときは2GPa前後という高圧が求められる^[6]。

超電導特性

CeCoIn₅の超伝導状態の上部臨界磁場H_c2は、結晶構造及び他の物理的特性について異方性となっている。[100]方向に磁場が印加された場合、上部臨界磁場H_c2は約11.6Tになり、[001]方向に磁場が印加された場合には、上部臨界磁場は4.95Tになる^[7]。

超伝導秩序パラメーターは、走査型トンネル顕微鏡（STM）や分光法（STS）などによって^[8] ^[9]、d波の対称性があると確定された ^[10]。

脚注

^ Matsuda, Yuji; Shimahara, Hiroshi (2007). “Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in Heavy Fermion Superconductors”. J. Phys. Soc. Jpn. 76 (5): 051005. arXiv:cond-mat/0702481. Bibcode: 2007JPSJ...76e1005M. doi:10.1143/JPSJ.76.051005.
^ Petrovic, C.; Pagliuso, P.G.; Hundley, M.F.; Movshovich, R.; Sarrao, J.L.; Thompson, J.D.; Fisk, Z.; Monthoux, P. (2001). “Heavy-fermion superconductivity in CeCoIn₅ at 2.3 K”. J. Phys.: Condens. Matter 13 (17): L337–L342. arXiv:cond-mat/0103168. Bibcode: 2001JPCM...13L.337P. doi:10.1088/0953-8984/13/17/103.
^ Thompson, J.D.; Nicklas, M.; Bianchi, A.; Movshovich, R.; Llobet, A.; Bao, W.; Malinowski, A.; Hundley, M.F. et al. (2003). “Magnetism and unconventional superconductivity in Ce_nM_mIn_3n+2m heavy-fermion crystals”. Physica B 329–333: 446–449. arXiv:cond-mat/0209115. Bibcode: 2003PhyB..329..446T. doi:10.1016/S0921-4526(02)01987-7.
^ Pfleiderer, C. (2009). “Superconducting phases of f -electron compounds”. Reviews of Modern Physics 81 (4): 1551–1624. arXiv:0905.2625. Bibcode: 2009RvMP...81.1551P. doi:10.1103/RevModPhys.81.1551.
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^ Hegger, H.; Petrovic, C.; Moshopoulou, E.G.; Hundley, M.F.; Sarrao, J.L.; Fisk, Z.; Thompson, J.D. (2000). “Pressure-Induced Superconductivity in Quasi-2D CeRhIn₅”. Phys. Rev. Lett. 84 (21): 4986–4989. Bibcode: 2000PhRvL..84.4986H. doi:10.1103/PhysRevLett.84.4986. PMID 10990848. https://zenodo.org/record/1233931.
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^ Kohori, Y. (2001). “NMR and NQR studies of the heavy fermion superconductors CeTIn₅(T=Co and Ir)”. Phys. Rev. B 64 (13): 134526. Bibcode: 2001PhRvB..64m4526K. doi:10.1103/PhysRevB.64.134526etal
^ Izawa, K. (2001). “Angular Position of Nodes in the Superconducting Gap of Quasi-2D Heavy-Fermion Superconductor CeCoIn₅”. Phys. Rev. Lett. 87 (5): 057002. arXiv:cond-mat/0104225. Bibcode: 2001PhRvL..87e7002I. doi:10.1103/PhysRevLett.87.057002. PMID 11497799etal
^ B. B. Zhou et al., Nature Physics 9, 474–479 (2013) 'Visualizing nodal heavy fermion superconductivity in CeCoIn₅'

[Matsuda-1] Matsuda, Yuji; Shimahara, Hiroshi (2007). “Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in Heavy Fermion Superconductors”. J. Phys. Soc. Jpn. 76 (5): 051005. arXiv:cond-mat/0702481. Bibcode: 2007JPSJ...76e1005M. doi:10.1143/JPSJ.76.051005.

[2] Petrovic, C.; Pagliuso, P.G.; Hundley, M.F.; Movshovich, R.; Sarrao, J.L.; Thompson, J.D.; Fisk, Z.; Monthoux, P. (2001). “Heavy-fermion superconductivity in CeCoIn₅ at 2.3 K”. J. Phys.: Condens. Matter 13 (17): L337–L342. arXiv:cond-mat/0103168. Bibcode: 2001JPCM...13L.337P. doi:10.1088/0953-8984/13/17/103.

[3] Thompson, J.D.; Nicklas, M.; Bianchi, A.; Movshovich, R.; Llobet, A.; Bao, W.; Malinowski, A.; Hundley, M.F. et al. (2003). “Magnetism and unconventional superconductivity in Ce_nM_mIn_3n+2m heavy-fermion crystals”. Physica B 329–333: 446–449. arXiv:cond-mat/0209115. Bibcode: 2003PhyB..329..446T. doi:10.1016/S0921-4526(02)01987-7.

[4] Pfleiderer, C. (2009). “Superconducting phases of f -electron compounds”. Reviews of Modern Physics 81 (4): 1551–1624. arXiv:0905.2625. Bibcode: 2009RvMP...81.1551P. doi:10.1103/RevModPhys.81.1551.

[Mathur1998-5] Mathur, N.D.; Grosche, F.M.; Julian, S.R.; Walker, I.R.; Freye, D.M.; Haselwimmer, R.K.W.; Lonzarich, G.G. (1998). “Magnetically mediated superconductivity in heavy fermion compounds”. Nature 394 (6688): 39–43. Bibcode: 1998Natur.394...39M. doi:10.1038/27838.

[6] Hegger, H.; Petrovic, C.; Moshopoulou, E.G.; Hundley, M.F.; Sarrao, J.L.; Fisk, Z.; Thompson, J.D. (2000). “Pressure-Induced Superconductivity in Quasi-2D CeRhIn₅”. Phys. Rev. Lett. 84 (21): 4986–4989. Bibcode: 2000PhRvL..84.4986H. doi:10.1103/PhysRevLett.84.4986. PMID 10990848. https://zenodo.org/record/1233931.

[BianchiPRL2003-7] Bianchi, A.; Movshovich, R.; Capan, C.; Pagliuso, P.G.; Sarrao, J.L. (2003). “Possible Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov State in CeCoIn₅”. Phys. Rev. Lett. 91 (18): 187004. arXiv:cond-mat/0304420. Bibcode: 2003PhRvL..91r7004B. doi:10.1103/PhysRevLett.91.187004. PMID 14611309.

[8] Kohori, Y. (2001). “NMR and NQR studies of the heavy fermion superconductors CeTIn₅(T=Co and Ir)”. Phys. Rev. B 64 (13): 134526. Bibcode: 2001PhRvB..64m4526K. doi:10.1103/PhysRevB.64.134526etal

[9] Izawa, K. (2001). “Angular Position of Nodes in the Superconducting Gap of Quasi-2D Heavy-Fermion Superconductor CeCoIn₅”. Phys. Rev. Lett. 87 (5): 057002. arXiv:cond-mat/0104225. Bibcode: 2001PhRvL..87e7002I. doi:10.1103/PhysRevLett.87.057002. PMID 11497799etal

[10] B. B. Zhou et al., Nature Physics 9, 474–479 (2013) 'Visualizing nodal heavy fermion superconductivity in CeCoIn₅'

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