二维超导系统中量子相变的微观尺度与机制

许多二维材料中的超导基态可通过由载流子密度或磁场等非热参数控制的量子相变（QPTs）产生或破坏。尽管已提出这些 QPTs 的各种机制，但仍不清楚哪些（如果有）适用于特定的二维超导系统。在此，我们发现一种抑制库珀对密度、破坏配对的机制，对无定形 MoGe、Pb 和 TaN 薄膜以及高温超导体 La$_{1.92}$Sr$_{0.08}$CuO$_{4}$ 中磁场驱动的 QPTs 给出了统一描述。该转变发生在超导子系统内部，并被正常电子的主导非临界贡献所掩盖。这一发现得益于一种 QPT 模型的发展，该模型超越传统的临界指数确定，并将表征相变的微观长度尺度纳入分析。我们发现在所研究的材料以及 MoGe 纳米线中，该尺度对应于库珀对的大小。该模型也已成功应用于约瑟夫森结阵列和各种非超导材料中的 QPTs。观察到微观尺度被编码在 QPTs 的标度实验数据中，这可能超越平衡凝聚态物理，并揭示广泛系统中临界现象的基本原理。