《鐵磁超導體在磁場中的反常磁學特性》是依託北京科技大學，由顧強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鐵磁超導體在磁場中的反常磁學特性
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：顧強
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
鐵磁超導體展示出與常規超導體不同的反常磁學性質。這種反常不僅表現在鐵磁性與超導電性的共存，還體現在磁場下的許多奇異行為。以當前倍受關注的URhGe和UCoGe為例：前者的上臨界磁場呈現曲率反常，後者在強場下發生超導重現現象。這些反常的磁學性質，反映出p波配對超導態具有豐富的內部結構以及敏感的磁場依賴關係。本項目將結合實驗進展，從理論上理解URhGe和UCoGe在外磁場下的反常磁學行為。主要內容包括：（1）從微觀和唯象的角度發展適於計算不同p 波超導態上臨界磁場Hc2(T)的新理論，研究Hc2(T)曲線曲率反常的內在原因；（2）利用新的p 波超導理論，考慮材料內部的自發磁化和外磁場的強度與取向，研究URhGe 強場下的反常超導態和UCoGe在磁性量子相變點附近超導態的特徵；（3）探討自旋-軌道耦合作用對鐵磁超導體磁學行為的影響。本項目的研究旨在澄清磁性超導共存態的特點，並有助於理解p波配對的機制。
結題摘要
本項目計畫發展Sharnberg和Klemm關於p波超導體上臨界磁場的理論，建立適合於鐵磁超導體等非常規超導體的新理論描述方案。預期材料的晶體結構，自發磁化以及自旋-軌道耦合等因素將對材料的上臨界磁場的特徵有重要影響。項目的實施基本圍繞著研究計畫進行，初步實現了預期的主要目標。取得的主要結果如下： 由於材料結構通常具有很強的各向異性，其費米面必然也相應的呈現各向異性。橢球形費米面一定程度地反映了材料的各向異性，並且特別適合描述具有正交晶格結構的超導材料，如URhGe。我們發展了計算具有橢球形費米面的自旋三重態配對（p波）和自旋單態配對（s波和d波）超導體在任意方向的上臨界磁場的一般理論。利用Klemm-Clem變換將橢球形費米面映射成球形費米面，得到對應形式的格林函式運動方程，獲得可用於描述具有任意對稱性超導序參量的超導能隙方程，並進一步計算任意角度的上臨界磁場。 利用上述理論，計算了正交晶格結構的鐵磁超導體處於完全對稱破缺p波超導態時上臨界磁場隨角度的變化，發現上臨界磁場在磁場方向遠離c軸時呈現獨特的角度依賴關係，形成兩個峰值，分別位於0-90度之間和90-180度之間。還研究了超導序參量具有手性SK態對稱性和手性ABM態對稱性的p波配對情況，發現前者臨界磁場高於後者，並且展示出有隨著角度改變而發生從手性態到非手性態的一級相變的跡象。相關結果可用於分析Sr2RuO4、UCoGe和CuxBi2Se3中的超導電性。還基於該理論計算了重費米子超導體Sr2RuO4和CeCu2Si2的上臨界磁場，通過與實驗數據進行擬合探討了其超導配對的對稱性。 另外，根據研究計畫討論了自旋-軌道耦合作用對超導態的影響，相關工作將有助於下一步發展包含自旋-軌道耦合作用的上臨界磁場理論。鑒於上臨界磁場本質上與磁場中帶電粒子的旋轉運動有關，我們還對旋轉的費米和玻色氣體的一般性質進行了研究，討論了在特定幾何約束下粒子流的分布情況，計算了超流玻色氣體的臨界旋轉速度。
