Nernst 效应及其厚度依赖性研究

超导薄膜和层状晶体在其临界温度以上显示出由短寿命库仑对产生的 Nernst 信号。已有多个实验研究广泛验证了该标准理论，后者假设二维超导序点势的高斯涨落。本文研究了厚度变化于 4-30 nm 的颗粒化 NbN 薄膜中的 Nernst 效应，超过了短超导相干长度，使系统处于三维极限中。我们发现 Nernst 导电率随温度的下降呈线性变化 ($\alpha_{xy}\propto \frac{T-T_c}{T_c}$)，但 $\alpha_{xy}$ 的幅值随薄膜厚度而变化。虽然温度依赖性对应于二维情形的预期，但随厚度的变化对应于三维情形。我们认为，这一行为表明系统处于 2+1D 情形，即薄膜沿厚度方向的相关长度不随温度变化。我们还发现 Nernst 导电率在 $T_c$ 处没有明显的不连续性。解释超导涡旋如何演变为短寿命库仑对的响应，仍是理论上的挑战。