2019-06-06 Nature Physics 15, 142–147 (2019)
B.Szafran


Universal T-linear resistivity and Planckian dissipation in overdoped cuprates
A. Legros, S. Benhabib, W. Tabis, F. Laliberté, M. Dion, M. Lizaire, B. Vignolle, D. Vignolles, H. Raffy, Z. Z. Li, P. Auban-Senzier, N. Doiron-Leyraud, P. Fournier, D. Colson, L. Taillefer & C. Proust Nature Physics 15, 142–147 (2019)

Pracownik naszego wydziału dr Wojciech Tabiś, we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu Sherbrooke w Kanadzie, Laboratorium Wysokich Pól Magnetycznych (LNCMI) w Tuluzie oraz Laboratorium Fizyki Ciała Stałego (LPS) w Orsay, badał zagadnienie liniowości oporu elektrycznego w nadprzewodnikach wysokotemperaturowych z grupy miedziowców.

W przeciwieństwie do metali, w których, w sytuacji silnego rozpraszania elektron-elektron, opór wykazuje kwadratową zależność w funkcji temperatury dla T ->0K (co z opisuje teoria cieczy Fermiego), w miedziowcach zależność ta jest liniowa. Zależność liniowa w miedziowcach obserwowana jest w obrębie domieszkowania krytycznego p*, dla którego częściowa przerwa energetyczna na poziomie Fermiego (tzw. pseudoprzerwa) zanika przy T ->0K.

W celu zrozumienia tego zjawiska, przeprowadzone zostały systematyczne badania transportu elektronowego w cienkowarstwowym nadprzewodniku wysokotemperaturowym Bi₂Sr₂CaCu₂O₈+d o domieszkowaniu p = 0.23 oraz temperaturze krytycznej T_c = 50 K. Pomiary oporu elektrycznego i efektu Halla wykonano w impulsowych polach magnetycznych sięgających 58 T. W tak wysokich polach następuje całkowite zniszczenie efektu nadprzewodnictwa, co umożliwia pomiary oporu w stanie normalnym. Uzyskane wyniki pokazały, że w badanym materiale opór elektryczny wykazuje zależność liniową w bardzo szerokim zakresie temperatur, również w temperaturach skrajnie niskich. Analiza wyników eksperymentalnych w połączeniu z danymi literaturowymi dla wcześniej badanych związków (Bi2Sr2CuO6+d, La1.6−xNd0.4SrxCuO4 oraz La2−xSrxCuO4) pozwoliły na znalezienie przyczyny liniowej zależności oporu elektrycznego w funkcji temperatury. Udowodniono, że jest to własność uniwersalna dla nadprzewodników z grupy miedziowców, związana z kwantowym limitem dyssypacji energii elektronów przewodnictwa. Dyssypacja ta ograniczona jest poprzez liczbową wartość fundamentalnej wielkości fizycznej – stałej Plancka. W grupie materiałów zwanych ‘strange metals’, do której należą miedziowce, współczynnik rozpraszania elektronów nadprzewodnictwa osiąga limit Plancka (h = 6,626*10^-34 J*s), powodując tym samym liniową zależność oporu od temperatury w niskich temperaturach.